ES2888626T3 - Spatial mapping of nucleic acid sequence information - Google Patents

Spatial mapping of nucleic acid sequence information Download PDF

Info

Publication number
ES2888626T3
ES2888626T3 ES16750552T ES16750552T ES2888626T3 ES 2888626 T3 ES2888626 T3 ES 2888626T3 ES 16750552 T ES16750552 T ES 16750552T ES 16750552 T ES16750552 T ES 16750552T ES 2888626 T3 ES2888626 T3 ES 2888626T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
capture
region
sequence
primer
tissue sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16750552T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Alex So
Li Liu
Min-Jui Richard Shen
Neeraj Salathia
Kathryn M Stephens
Anne Jager
Timothy Wilson
Justin Fullerton
Sean M Ramirez
Shannon Kaplan
Rigo Pantoja
Bala Murali Venkatesan
Steven Modiano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Illumina Inc
Original Assignee
Illumina Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Illumina Inc filed Critical Illumina Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2888626T3 publication Critical patent/ES2888626T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • C12Q1/6837Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6853Nucleic acid amplification reactions using modified primers or templates
    • C12Q1/6855Ligating adaptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869Methods for sequencing
    • C12Q1/6874Methods for sequencing involving nucleic acid arrays, e.g. sequencing by hybridisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2539/00Reactions characterised by analysis of gene expression or genome comparison
    • C12Q2539/10The purpose being sequence identification by analysis of gene expression or genome comparison characterised by
    • C12Q2539/115Comparative genomic hybridisation [CGH]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2543/00Reactions characterised by the reaction site, e.g. cell or chromosome
    • C12Q2543/10Reactions characterised by the reaction site, e.g. cell or chromosome the purpose being "in situ" analysis
    • C12Q2543/101Reactions characterised by the reaction site, e.g. cell or chromosome the purpose being "in situ" analysis in situ amplification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2565/00Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/50Detection characterised by immobilisation to a surface
    • C12Q2565/514Detection characterised by immobilisation to a surface characterised by the use of the arrayed oligonucleotides as identifier tags, e.g. universal addressable array, anti-tag or tag complement array
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2565/00Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/50Detection characterised by immobilisation to a surface
    • C12Q2565/519Detection characterised by immobilisation to a surface characterised by the capture moiety being a single stranded oligonucleotide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2565/00Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/50Detection characterised by immobilisation to a surface
    • C12Q2565/543Detection characterised by immobilisation to a surface characterised by the use of two or more capture oligonucleotide primers in concert, e.g. bridge amplification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156Polymorphic or mutational markers

Abstract

Una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende una pluralidad de sitios de captura, en la que cada sitio de captura comprende un par de sondas inmovilizadas sobre una superficie, en la que una primera sonda del par de sondas comprende una primera secuencia de región de unión al cebador y una secuencia de región de dirección espacial exclusiva y no comprende una secuencia de región de captura, y en la que una segunda sonda del par de sondas comprende una segunda secuencia de región de unión al cebador y la secuencia de la región de captura y no comprende la secuencia de la región de la dirección espacial, en la que la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura de poli-T y la secuencia de captura de poli-T está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una cola de poli-A; o la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura específica de gen y la secuencia de captura específica de gen está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una secuencia específica de gen; o la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura de cebador aleatorio y la secuencia de captura de cebador aleatorio está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una secuencia complementaria con la secuencia de captura de cebador aleatorio.A capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample, comprising a plurality of capture sites, wherein each capture site comprises a pair of probes immobilized on a surface, wherein one first probe of the pair of probes comprises a first primer binding region sequence and a unique spatial address region sequence and does not comprise a capture region sequence, and wherein a second probe of the pair of probes comprises a second sequence of the primer binding region and the capture region sequence and does not comprise the spatial address region sequence, wherein the capture region sequence comprises a poly-T capture sequence and the sequence of poly-T capture is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a poly-A tail; or the capture region sequence comprises a gene-specific capture sequence and the gene-specific capture sequence is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a gene-specific sequence; or the capture region sequence comprises a random primer capture sequence and the random primer capture sequence is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a sequence complementary to the random primer capture sequence.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Cartografiado espacial de información de secuencia de ácidos nucleicosSpatial mapping of nucleic acid sequence information

1. Antecedentes1. Background

Las técnicas existentes para la detección y análisis de ácidos nucleicos (por ejemplo, ARNm o ADN genómico) en una muestra de tejido generalmente proporcionan información espacial o localizada para uno o un número limitado de genes a la vez o brindan información para todos los genes en la muestra sin la información posicional deseada. El interés reciente se ha centrado en el desarrollo de técnicas que permitan la caracterización de transcriptomas y/o variaciones genómicas en tejidos preservando la información espacial sobre el tejido. Existe la necesidad de métodos para caracterizar ácidos nucleicos en el contexto de una muestra de tejido.Existing techniques for the detection and analysis of nucleic acids (eg, mRNA or genomic DNA) in a tissue sample generally provide spatial or localized information for one or a limited number of genes at a time, or provide information for all genes at once. the sample without the desired positional information. Recent interest has focused on the development of techniques that allow the characterization of transcriptomes and/or genomic variations in tissues while preserving spatial information about the tissue. There is a need for methods to characterize nucleic acids in the context of a tissue sample.

2. Resumen2. Summary

La presente descripción proporciona métodos y composiciones que facilitan la caracterización de transcriptomas y/o de variación genómica en tejidos, al tiempo que preservan la información espacial relacionada con el origen de los ácidos nucleicos diana en el tejido. Por ejemplo, los métodos descritos en este documento pueden permitir la identificación de la ubicación de una célula o un grupo de células en una biopsia de tejido que porta una mutación aberrante. Por lo tanto, los métodos proporcionados en el presente documento pueden ser útiles para fines de diagnóstico, por ejemplo, para el diagnóstico del cáncer, y posiblemente ayudar en la selección de terapias dirigidas. The present description provides methods and compositions that facilitate the characterization of transcriptomes and/or genomic variation in tissues, while preserving spatial information related to the origin of target nucleic acids in the tissue. For example, the methods described herein may allow identification of the location of a cell or group of cells in a tissue biopsy that carries an aberrant mutation. Therefore, the methods provided herein may be useful for diagnostic purposes, eg, for cancer diagnosis, and possibly aid in the selection of targeted therapies.

La presente descripción proporciona una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende un sitio de captura que comprende un par de sondas de captura inmovilizadas sobre una superficie, en la que una primera sonda de captura del par de sondas de captura comprende una primera región de unión al cebador y una región de dirección espacial, y en la que una segunda sonda de captura del par de sondas de captura comprende una segunda región de unión al cebador y una región de captura.The present disclosure provides a capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample, comprising a capture site comprising a pair of capture probes immobilized on a surface, wherein a first capture probe capture of the capture probe pair comprises a first primer binding region and a spatial targeting region, and wherein a second capture probe of the capture probe pair comprises a second primer binding region and a capture region .

La presente descripción también proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido que incluye (a) proporcionar una matriz de captura, que comprende un sitio de captura que comprende un par de sondas de captura inmovilizadas a una superficie, en el que una primera sonda de captura del par de sondas de captura comprende una primera región de unión al cebador y una región de dirección espacial, y en el que una segunda sonda de captura del par de sondas de captura comprende una segunda región de unión al cebador y una región de captura.The present disclosure also provides a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample including (a) providing a capture array, comprising a capture site comprising a pair of capture probes immobilized to a surface, wherein a first capture probe of the pair of capture probes comprises a first primer binding region and a spatial targeting region, and wherein a second capture probe of the pair of capture probes comprises a second region primer binding and a capture region.

La presente descripción también proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido que incluye proporcionar una nanopartícula magnética que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura.The present disclosure also provides a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample including providing a magnetic nanoparticle comprising an immobilized capture probe comprising a capture region.

La presente descripción también proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido que incluye proporcionar una nanopartícula magnética que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura.The present disclosure also provides a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample including providing a magnetic nanoparticle comprising an immobilized capture probe comprising a capture region.

La presente descripción también proporciona una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende un sitio de captura que comprende una sonda de captura que comprende una región de dirección espacial y una región de extremo de transposón (“transposon end”, TE).The present disclosure also provides a capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample, comprising a capture site comprising a capture probe comprising a spatial address region and an end region of transposon (“transposon end”, TE).

La presente descripción también proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido que incluye proporcionar una matriz de captura que comprende un sitio de captura que comprende una sonda de captura que comprende una región de dirección espacial y una región de extremo de transposón (TE).The present disclosure also provides a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample including providing a capture array comprising a capture site comprising a capture probe comprising a spatial targeting region and a transposon end region (TE).

3. Breve descripción de los dibujos3. Brief description of the drawings

La figura 1A ilustra una vista en planta de un ejemplo de realización de una matriz de captura para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 1A illustrates a plan view of an exemplary embodiment of a capture array for capturing a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 1B ilustra una vista lateral de un sitio de captura de la matriz de captura, en el que el único sitio de captura comprende al menos una sonda de captura para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 1B illustrates a side view of a capture site of the capture array, wherein the single capture site comprises at least one capture probe for capturing a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 1C ilustra una vista lateral de un ejemplo de realización de una esfera de captura universal para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 1C illustrates a side view of an exemplary embodiment of a universal capture bead for capturing a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 2 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de detección espacial y análisis de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 2 illustrates a flow chart of an exemplary embodiment of a method of spatial detection and analysis of a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 3 ilustra una vista lateral de la matriz de la figura 1A y muestra un ejemplo de realización de un proceso de captura del ARNm total en una muestra de tejido sobre la matriz. Figure 3 illustrates a side view of the array of Figure 1A and shows an exemplary embodiment of a process for capturing total mRNA in a tissue sample on the array.

La figura 4 ilustra una vista lateral de la matriz de la figura 1 y muestra un ejemplo de realización de un proceso de captura de ARNm diana en una muestra de tejido sobre la matriz.Figure 4 illustrates a side view of the array of Figure 1 and shows an exemplary embodiment of a target mRNA capture process in a tissue sample on the array.

La figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método para generar ADNc mediante transcripción inversa in situ de ARN en una muestra de tejido para capturarlo sobre una matriz.Figure 5 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a method for generating cDNA by in situ reverse transcription of RNA in a tissue sample to capture it on an array.

La figura 6 ilustra un ejemplo de realización de las etapas de un método de la figura 5.Figure 6 illustrates an exemplary embodiment of the steps of a method of Figure 5.

La figura 7 ilustra otro ejemplo de realización ejemplar de las etapas de un método de la figura 5.Figure 7 illustrates another exemplary embodiment of the steps of a method of Figure 5.

La figura 8 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de captura de amplicones de ADN sobre una matriz, en el que los amplicones de ADN se generan mediante amplificación in situ del ácido nucleico diana. La figura 9 ilustra un ejemplo de realización de las etapas de un método de la figura 8.Figure 8 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a DNA amplicon capture method on an array, in which the DNA amplicons are generated by in situ amplification of the target nucleic acid. Figure 9 illustrates an exemplary embodiment of the steps of a method of Figure 8.

La figura 10 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de captura de amplicones de ADN sobre una matriz, en el que los amplicones de ADN se generan mediante amplificación in situ del ácido nucleico diana. La figura 11 ilustra las etapas de un método de la figura 10.Figure 10 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a DNA amplicon capture method on an array, in which the DNA amplicons are generated by in situ amplification of the target nucleic acid. Figure 11 illustrates the steps of a method of Figure 10.

La figura 12 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de captura de ADNc sobre una matriz mediante acoplamiento monocatenario, en el que el ADNc se genera mediante transcripción inversa in situ de moléculas de ARN diana.Figure 12 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a method of capturing cDNA on an array by single-stranded coupling, in which cDNA is generated by in situ reverse transcription of target RNA molecules.

Las figuras 13A y 13B ilustran las etapas de un método de la figura 12.Figures 13A and 13B illustrate the steps of a method of Figure 12.

La figura 14 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de captura de amplicones de ADN sobre una matriz, en el que los amplicones de ADN se generan mediante amplificación in situ del ácido nucleico diana. Las figuras 15A, 15B y 15C ilustran las etapas de un método de la figura 14.Figure 14 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a DNA amplicon capture method on an array, in which the DNA amplicons are generated by in situ amplification of the target nucleic acid. Figures 15A, 15B and 15C illustrate the steps of a method of Figure 14.

La figura 16 ilustra una vista lateral de una parte de un sistema de transferencia electroforética que está configurado para la detección espacial y el análisis de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 16 illustrates a side view of a portion of an electrophoretic blotting system that is configured for spatial detection and analysis of a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 17 ilustra una vista lateral de un sitio de captura sobre una matriz de captura (por ejemplo, la matriz de captura de la figura 1A), en la que un sitio de captura comprende dos conjuntos separados de sondas de captura inmovilizadas.Figure 17 illustrates a side view of a capture site on a capture array (eg, the capture array of Figure 1A), where a capture site comprises two separate sets of immobilized capture probes.

La figura 18 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método de transferencia de ácidos nucleicos desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de un banco de secuenciación con direcciones espaciales, en la que la matriz de captura comprende sitios de captura que incluyen pares separados de sondas de captura inmovilizadas, por ejemplo , como se muestra en la figura 17.Figure 18 illustrates a flow chart of one embodiment of a method of transferring nucleic acids from a tissue sample to a capture array for generation of a spatially addressed sequencing library, wherein the capture array comprises sites capture probes that include separate pairs of immobilized capture probes, for example , as shown in Figure 17.

Las figuras 19A, 19B, 19C y 19D ilustran las etapas del método de la figura 18.Figures 19A, 19B, 19C and 19D illustrate the steps of the method of Figure 18.

La figura 20 muestra un ejemplo de realización de un proceso de captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido para su posterior anclaje sobre una matriz.Figure 20 shows an example of a process for capturing a nucleic acid in a tissue sample for its subsequent anchoring on a matrix.

Las figuras 21A y 21B ilustran una matriz de rejilla de un esquema de indexación unidimensional y una matriz de rejilla de un esquema de indexación bidimensional, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido.Figures 21A and 21B illustrate a one-dimensional indexing scheme grid array and a two-dimensional indexing scheme grid array, respectively, for spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample.

La figura 22 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método de uso de un sistema de indexación combinatoria para la generación de una biblioteca de secuenciación de ADNc con direcciones espaciales.Figure 22 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a method of using a combinatorial indexing system for the generation of a spatially addressed cDNA sequencing library.

Las figuras 23A y 23B ilustran las etapas de un método de la figura 21.Figures 23A and 23B illustrate the steps of a method of Figure 21.

La figura 24 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método alternativo de uso de un sistema de indexación combinatoria para la generación de una biblioteca de secuenciación de ADNc con direcciones espaciales.Figure 24 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of an alternative method of using a combinatorial indexing system for the generation of a spatially addressed cDNA sequencing library.

Las figuras 25A, 25B y 25C ilustran las etapas de un método de la figura 24.Figures 25A, 25B and 25C illustrate the steps of a method of Figure 24.

La figura 26A ilustra una vista en planta de un ejemplo de realización de una matriz para el transporte de cebadores de transcripción inversa (“reverse transcription”, RT) a una muestra de tejido para la síntesis in situ de ADNc.Figure 26A illustrates a plan view of an exemplary embodiment of an array for transporting reverse transcription ("RT") primers to a tissue sample for in situ cDNA synthesis.

La figura 26B ilustra una vista lateral de una porción de un sitio de administración de la matriz de la figura 26A, en la que la porción del sitio de administración comprende al menos un cebador de RT para la síntesis de ADNc a partir de ARNm en una muestra de tejido. Figure 26B illustrates a side view of a portion of a delivery site of the array of Figure 26A, wherein the portion of the delivery site comprises at least one RT primer for cDNA synthesis from mRNA in a tissue sample.

La figura 27A ilustra una vista en planta de un ejemplo de realización de una matriz de captura para la captura de ADNc sintetizado in situ usando los cebadores RT de la figura 26B.Figure 27A illustrates a plan view of an exemplary embodiment of a capture array for capturing cDNA synthesized in situ using the RT primers of Figure 26B.

La figura 27B ilustra una vista lateral de una parte de un sitio de captura de la matriz de captura de la figura 27A, en la que la parte del sitio de captura comprende al menos una sonda de captura para la captura de ADNc sintetizado. Figure 27B illustrates a side view of a capture site portion of the capture array of Figure 27A, wherein the capture site portion comprises at least one capture probe for capture of synthesized cDNA.

La figura 28 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método para generar una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales, en el que se usa una primera matriz para la síntesis in situ de ADNc de primera hebra y se usa una segunda matriz para capturar el ADNc para la posterior generación de la biblioteca. Figure 28 illustrates a flowchart of an exemplary embodiment of a method for generating a spatially addressed sequencing library, wherein a first template is used for in situ synthesis of first-strand cDNA and a second template is used to capture the cDNA for subsequent library generation.

Las figuras 29A y 29B ilustran las etapas de un método de la figura 28.Figures 29A and 29B illustrate the steps of a method of Figure 28.

La figura 30 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método para generar una biblioteca de ADNc con direcciones espaciales usando sondas de captura liberables.Figure 30 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a method for generating a spatially targeted cDNA library using releasable capture probes.

Las figuras 31A y 31B ilustran diagramas esquemáticos ejemplares de una sonda de captura con dirección espacial que comprende una modificación de disulfuro 5' y una sonda de captura con dirección espacial que comprende un conector fotoescindible 5', respectivamente.Figures 31A and 31B illustrate exemplary schematic diagrams of a spatially directed capture probe comprising a 5' disulfide modification and a spatially directed capture probe comprising a 5' photoscleavable linker, respectively.

Las figuras 32A, 32B y 32C ilustran un ejemplo de realización de un proceso de anclar reversiblemente la sonda de captura con dirección espacial de la figura 31A sobre la superficie de un cubreobjetos de vidrio.Figures 32A, 32B and 32C illustrate an exemplary embodiment of a process of reversibly anchoring the spatially directional capture probe of Figure 31A onto the surface of a glass coverslip.

Las figuras 33A, 33B y 33C ilustran un ejemplo de realización de un proceso de anclar reversiblemente las sondas de captura con direcciones espaciales de la figura 31B sobre la superficie de un cubreobjetos de vidrio.Figures 33A, 33B and 33C illustrate an exemplary embodiment of a process of reversibly anchoring the spatially directional capture probes of Figure 31B onto the surface of a glass coverslip.

Las figuras 34A y 34B ilustran las etapas del método de la figura 30.Figures 34A and 34B illustrate the steps of the method of Figure 30.

La figura 35 ilustra un diagrama esquemático de un ejemplo de realización de un par de sondas de captura para capturar una región de ADN genómico de interés.Figure 35 illustrates a schematic diagram of an exemplary embodiment of a capture probe pair for capturing a region of genomic DNA of interest.

La figura 36 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método para generar una biblioteca de amplicones genómicos con direcciones espaciales usando sondas de captura liberables.Figure 36 illustrates a flow chart of an exemplary embodiment of a method for generating a spatially addressed genomic amplicon library using releasable capture probes.

La figura 37 ilustra las etapas de un método de la figura 36.Figure 37 illustrates the steps of a method of Figure 36.

La figura 38 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un método para generar una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales utilizando nanopartículas magnéticas para capturar un ácido nucleico de una muestra de tejido.Figure 38 illustrates a flow diagram of an exemplary embodiment of a method for generating a spatially addressed sequencing library using magnetic nanoparticles to capture a nucleic acid from a tissue sample.

La figura 39 ilustra las etapas de un método de la figura 38.Figure 39 illustrates the steps of a method of Figure 38.

Las figuras 40A y 40B ilustran un ejemplo de un proceso de uso de una sonda de captura para formar un ácido nucleico complementario en una muestra de tejido y posteriormente inmovilizar el ácido nucleico complementario sobre una nanopartícula.Figures 40A and 40B illustrate an example of a process of using a capture probe to form complementary nucleic acid in a tissue sample and subsequently immobilize the complementary nucleic acid on a nanoparticle.

Las figuras 41A y 41B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula que comprende una primera región de dirección espacial parcial y una segunda sonda de captura de matriz que comprende una segunda región de dirección parcial, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido.Figures 41A and 41B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe comprising a first partial spatial address region and a second array capture probe comprising a second partial address region, respectively, for Spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample.

Las figuras 42A y 42B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula y una segunda sonda de captura de matriz que comprende una región de dirección espacial, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido.Figures 42A and 42B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe and a second array capture probe comprising a spatial address region, respectively, for the spatial detection and analysis of nucleic acids in an array. tissue sample.

Las figuras 43A y 43B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula y una segunda sonda de captura de matriz, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos de una muestra de tejido.Figures 43A and 43B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe and a second array capture probe, respectively, for spatial detection and nucleic acid analysis of a tissue sample.

La figura 44 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de transferencia basado en el magnetismo que está configurado para la detección espacial y el análisis de un ácido nucleico en una muestra de tejido.Figure 44 illustrates a perspective view of a magnetism-based transfer system that is configured for spatial detection and analysis of a nucleic acid in a tissue sample.

La figura 45 ilustra una vista lateral de un sitio de captura sobre la matriz de captura de la figura 44, en la que un sitio de captura incluye una pluralidad de sondas de captura.Figure 45 illustrates a side view of a capture site on the capture array of Figure 44, where a capture site includes a plurality of capture probes.

La figura 46 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método de transferencia de ADNc desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales utilizando el sistema de transferencia basado en el magnetismo de la figura 44 y la figura 45.Figure 46 illustrates a flowchart of an exemplary method of transferring cDNA from a tissue sample to a capture array for generation of a spatially addressed sequencing library using the magnetism-based transfer system of the matrix. figure 44 and figure 45.

Las figuras 47A, 47B y 47C muestran gráficamente las etapas del método de la figura 46. Figures 47A, 47B and 47C graphically show the steps of the method of Figure 46.

La figura 48 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método de transferencia de ARN desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales utilizando el sistema de transferencia basado en el magnetismo de la figura 44.Figure 48 illustrates a flowchart of an exemplary method of transferring RNA from a tissue sample to a capture array for generation of a spatially addressed sequencing library using the magnetism-based transfer system of the matrix. figure 44.

Las figuras 49A, 49B y 49C muestran gráficamente las etapas del método de la figura 48.Figures 49A, 49B and 49C graphically show the steps of the method of Figure 48.

La figura 50 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método para obtener el perfil del ADN genómico en una muestra de tejido.Figure 50 illustrates a flowchart of an example of a method for profiling genomic DNA in a tissue sample.

La figura 51 ilustra un diagrama de un cebador de PCR con dirección espacial para la preamplificación y la indexación espacial de ADN genómico completo.Figure 51 illustrates a diagram of a spatially targeted PCR primer for pre-amplification and spatial indexing of whole genomic DNA.

Las figuras 52A y 52B muestran gráficamente las etapas del método de la figura 50.Figures 52A and 52B graphically show the steps of the method of Figure 50.

La figura 53 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de una superposición de reactor de micropocillos.Figure 53 illustrates a perspective view of an example of a microwell reactor overlay.

La figura 54 ilustra una vista en perspectiva de un solo micropocillo de la figura 53.Figure 54 illustrates a perspective view of a single microwell from Figure 53.

Las figuras 55A y 55B ilustran un ejemplo de un proceso de fabricación del sustrato de micropocillos de la figura 53. La figura 56 ilustra una vista lateral de un ejemplo de una estructura de micropocillos para la captura y la compartimentación espacial de ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido.Figures 55A and 55B illustrate an example of a manufacturing process for the microwell substrate of Figure 53. Figure 56 illustrates a side view of an example of a microwell structure for the capture and spatial compartmentalization of nucleic acids from a microwell. tissue sample.

La figura 57 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método de captura de ácidos nucleicos a partir de una sección de tejido utilizando la estructura de micropocillos de la figura 56 para la preparación de una biblioteca de secuenciación.Figure 57 illustrates a flow diagram of an exemplary method of capturing nucleic acids from a tissue section using the microwell structure of Figure 56 for preparation of a sequencing library.

La figura 58A ilustra una vista lateral de un ejemplo de un sistema de clavijas para la escisión de tejido y la preparación de una biblioteca de ácidos nucleicos con direcciones espaciales.Figure 58A illustrates a side view of an exemplary pin system for excision of tissue and preparation of a spatially directional nucleic acid library.

La figura 58B ilustra ejemplos de diferentes superficies de escisión para las clavijas sobre la estructura de clavijas de la figura 58A.Figure 58B illustrates examples of different cleavage surfaces for the pins on the pin structure of Figure 58A.

La figura 59 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método de captura de ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando el sistema de clavijas de la figura 58 para la preparación de una biblioteca de secuenciación.Figure 59 illustrates a flow chart of an exemplary method of capturing nucleic acids from a tissue section using the pin system of Figure 58 for preparation of a sequencing library.

La figura 60 ilustra vistas laterales del sistema de clavijas de la figura 58 y muestra gráficamente las etapas 5910 y 5915 del método de la figura 59.Figure 60 illustrates side views of the plug system of Figure 58 and graphically shows steps 5910 and 5915 of the method of Figure 59.

La figura 61 ilustra un diagrama de flujo de otro ejemplo de un método para capturar ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido utilizando el sistema de clavijas de la figura 58 para la preparación de una biblioteca de secuenciación.Figure 61 illustrates a flow chart of another example of a method for capturing nucleic acids from a tissue section using the pin system of Figure 58 for preparation of a sequencing library.

La figura 62 ilustra vistas laterales del sistema de clavijas de la figura 58 y muestra gráficamente las etapas 6110 y 6115 del método de la figura 61.Figure 62 illustrates side views of the plug system of Figure 58 and graphically shows steps 6110 and 6115 of the method of Figure 61.

La figura 63 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de "microrreactor" capilar para la captura de ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido para la preparación de una biblioteca de ácidos nucleicos con direcciones espaciales.Figure 63 illustrates a perspective view of a capillary "microreactor" system for capturing nucleic acids from a tissue section for the preparation of a spatially addressed nucleic acid library.

La figura 64 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método de captura de ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando el sistema de microrreactor capilar de la figura 63 para la preparación de una biblioteca de secuenciación.Figure 64 illustrates a flow chart of an exemplary method of capturing nucleic acids from a tissue section using the capillary microreactor system of Figure 63 for preparation of a sequencing library.

La figura 65 ilustra una vista lateral de una parte de un accionador de gotitas que está configurado para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido.Figure 65 illustrates a side view of a portion of a droplet actuator that is configured for spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample.

La figura 66 ilustra una vista lateral de la lámina de poros de la figura 65.Figure 66 illustrates a side view of the pore sheet of Figure 65.

Las figuras 67A y 67B ilustran vistas laterales del accionador de gotitas de la figura 65 y muestran un proceso de aislamiento de un ácido nucleico en una muestra de tejido para la detección y el análisis espacial.Figures 67A and 67B illustrate side views of the droplet actuator of Figure 65 and show a process of isolating a nucleic acid in a tissue sample for detection and spatial analysis.

La figura 68 ilustra ejemplos de realizaciones de un método para generar una biblioteca de amplicones genómicos con direcciones espaciales usando el marcaje de ADN genómico completo.Figure 68 illustrates exemplary embodiments of a method for generating a spatially addressed genomic amplicon library using labeling of whole genomic DNA.

Las figuras 69A, 69B y 69C ilustran las etapas de un método de la figura 68.Figures 69A, 69B and 69C illustrate the steps of a method of Figure 68.

La figura 70 ilustra una vista en planta de una superposición de direcciones espaciales. Figure 70 illustrates a plan view of a spatial direction overlay.

La figura 71 ilustra una vista en planta de una única característica espacial sobre el sustrato de la figura 70.Figure 71 illustrates a plan view of a single spatial feature on the substrate of Figure 70.

4. Descripción detallada4. Detailed description

En el presente documento se describen una variedad de métodos y composiciones que permiten la caracterización de analitos en tejidos, al tiempo que preservan la información espacial relacionada con el origen del analito diana en el tejido. La descripción comprende las siguientes realizaciones y ejemplos. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas. En varias realizaciones, una matriz incluye un sustrato sobre el que se inmovilizan una pluralidad de sondas de captura, de modo que cada sonda de captura ocupa una posición diferenciada en la matriz. Cada sonda de captura incluye, entre otras secuencias y/o moléculas, un marcador de ácido nucleico posicional exclusivo (es decir, una dirección espacial o secuencia de indexación). Cada dirección espacial corresponde a la posición de la sonda de captura sobre la matriz. La posición de la sonda de captura sobre la matriz puede correlacionarse con una posición en la muestra de tejido.Described herein are a variety of methods and compositions that allow the characterization of analytes in tissues, while preserving spatial information related to the origin of the target analyte in the tissue. The description comprises the following embodiments and examples. The scope of the invention is defined by the appended claims. In various embodiments, an array includes a substrate on which a plurality of capture probes are immobilized such that each capture probe occupies a distinct position on the array. Each capture probe includes, among other sequences and/or molecules, a unique positional nucleic acid marker (ie, a spatial address or indexing sequence). Each spatial direction corresponds to the position of the capture probe on the array. The position of the capture probe on the array can be correlated to a position in the tissue sample.

Los ejemplos de analitos en una muestra de tejido incluyen ADN genómico, ADN metilado, secuencias de ADN metilado específicas, ARN mensajero (ARNm), ARNm poliA, ARNm fragmentado, ADN fragmentado, ADN mitocondrial, ARN viral, microARN, productos de PCR sintetizados in situ, híbridos de ARN/ADN, lípidos, carbohidratos, proteínas, glicoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas, un variante fosforilado o acetilado específico de una proteína o proteínas de la cubierta viral.Examples of analytes in a tissue sample include genomic DNA, methylated DNA, specific methylated DNA sequences, messenger RNA (mRNA), polyA mRNA, fragmented mRNA, fragmented DNA, mitochondrial DNA, viral RNA, microRNA, intracellularly synthesized PCR products. situ, RNA/DNA hybrids, lipids, carbohydrates, proteins, glycoproteins, lipoproteins, phosphoproteins, a specific phosphorylated or acetylated variant of a viral coat protein(s).

Se puede acoplar una ubicación que codifica un marcador de ácido nucleico (es decir, una dirección espacial o secuencia de indexación) a una región de captura de un ácido nucleico o cualquier otra molécula que se una a un analito diana. Los ejemplos de otras moléculas que pueden acoplarse a un marcador de ácido nucleico incluyen anticuerpos, dominios de unión a antígenos, proteínas, péptidos, receptores, haptenos, etc.A nucleic acid marker-encoding location (ie, a spatial address or indexing sequence) can be coupled to a capture region of a nucleic acid or any other molecule that binds a target analyte. Examples of other molecules that can be coupled to a nucleic acid tag include antibodies, antigen binding domains, proteins, peptides, receptors, haptens, etc.

En el presente documento se describen una variedad de métodos y composiciones que permiten la caracterización de transcriptomas y/o de variación genómica en tejidos, al tiempo que preservan la información espacial relacionada con el origen de los ácidos nucleicos diana en el tejido. Por ejemplo, los métodos descritos en este documento pueden permitir la identificación de la ubicación de una célula o un grupo de células en una biopsia de tejido que porta una mutación aberrante. Por lo tanto, los métodos proporcionados en el presente documento pueden ser útiles para fines de diagnóstico, por ejemplo, para el diagnóstico de cáncer, y posiblemente ayudar en la selección de terapias dirigidas. Described herein are a variety of methods and compositions that allow the characterization of transcriptomes and/or genomic variation in tissues, while preserving spatial information related to the origin of target nucleic acids in the tissue. For example, the methods described herein may allow identification of the location of a cell or group of cells in a tissue biopsy that carries an aberrant mutation. Therefore, the methods provided herein may be useful for diagnostic purposes, eg, for the diagnosis of cancer, and possibly aid in the selection of targeted therapies.

La presente descripción se basa, en parte, en la constatación de que la información relacionada con el origen espacial de un ácido nucleico en una muestra de tejido puede codificarse en el ácido nucleico en el proceso de preparación del ácido nucleico para la secuenciación. Por ejemplo, los ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido se pueden marcar mediante sondas que incluyen información de secuencia específica de la ubicación (una "dirección espacial"). Las moléculas de ácido nucleico con direcciones espaciales procedentes de una muestra de tejido se pueden secuenciar luego de modo masivo. Las moléculas de ácido nucleico de secuencia idéntica que se originan de diferentes regiones de una muestra de tejido pueden distinguirse basándose en su dirección espacial y pueden cartografiarse en sus regiones de origen en la muestra de tejido.The present description is based, in part, on the realization that information related to the spatial origin of a nucleic acid in a tissue sample can be encoded in the nucleic acid in the process of preparing the nucleic acid for sequencing. For example, nucleic acids from a tissue sample can be labeled by probes that include location-specific sequence information (a "spatial address"). Nucleic acid molecules with spatial addresses from a tissue sample can then be mass sequenced. Nucleic acid molecules of identical sequence originating from different regions of a tissue sample can be distinguished based on their spatial direction and can be mapped to their regions of origin in the tissue sample.

La presente descripción se basa además, en parte, en la constatación de que distinguir los ácidos nucleicos relacionados basándose en su origen espacial en una muestra de tejido puede aumentar la sensibilidad de detección de mutaciones poco frecuentes en un tejido complejo. Por ejemplo, se descubrió que el direccionamiento espacial de ácidos nucleicos podría aumentar la sensibilidad de detección de variaciones de un solo nucleótido (“single nucleotide variations”, SNV) en una muestra de tejido.The present description is further based, in part, on the realization that distinguishing related nucleic acids based on their spatial origin in a tissue sample can increase the sensitivity of detecting rare mutations in a complex tissue. For example, it was discovered that spatial targeting of nucleic acids could increase the sensitivity of detecting single nucleotide variations (SNVs) in a tissue sample.

En algunos métodos descritos en el presente documento, las sondas para el marcaje espacial pueden incluir, por ejemplo, combinaciones de regiones de direcciones espaciales y regiones de captura específicas de genes. Las sondas con direcciones espaciales y específicas de genes pueden ponerse en contacto con la muestra de tejido como sondas inmovilizadas sobre una matriz de captura. Como alternativa, las sondas con direcciones espaciales se pueden liberar desde la matriz de captura e interactuar con los ácidos nucleicos en disolución en la muestra de tejido, por ejemplo, in situ. In some methods described herein, probes for spatial labeling may include, for example, combinations of spatial address regions and gene-specific capture regions. Gene-specific and spatially targeted probes can be contacted with the tissue sample as probes immobilized on a capture matrix. Alternatively, spatially directional probes can be released from the capture matrix and interact with nucleic acids in solution in the tissue sample, eg, in situ.

La presente descripción se basa además, en parte, en la constatación de que el marcaje espacial se puede realizar usando sondas que separan las regiones de direcciones espaciales de las regiones de captura específicas de genes. La capacidad de separar las regiones de captura de las regiones de direcciones espaciales en dos o más sondas puede aumentar la flexibilidad de los diseños de bibliotecas de secuenciación y de los protocolos de preparación de bibliotecas.The present disclosure is further based, in part, on the realization that spatial labeling can be performed using probes that separate spatial address regions from gene-specific capture regions. The ability to separate capture regions from spatial address regions into two or more probes can increase the flexibility of sequencing library designs and library preparation protocols.

La presente descripción se basa además, en parte, en la constatación de que la robustez y la calidad de los datos de los experimentos de transcriptómica espacial pueden mejorarse facilitando la transferencia de ácidos nucleicos desde una muestra de tejido a una matriz de captura, por ejemplo, una matriz de captura de sondas de captura con direcciones espaciales. Por ejemplo, la transferencia electroforética de ácidos nucleicos puede usarse para mejorar los rendimientos de transferencia y la cinética de transferencia de ácidos nucleicos. La transferencia de ácido nucleico de alto rendimiento desde muestras de tejido a matrices de captura puede facilitar la detección de SNV poco frecuentes. La cinética de transferencia rápida se puede utilizar para limitar la difusión de los ácidos nucleicos durante el proceso de transferencia y ayudar a aumentar la resolución del direccionamiento espacial. Otros métodos descritos en este documento implican el uso de sustratos de ácidos nucleicos intermedios, tales como partículas (por ejemplo, nanopartículas electromagnéticas), membranas (por ejemplo, membranas de nailon) o placas de micropocillos para facilitar la captura del ácido nucleico en la muestra de tejido, para facilitar la transferencia del ácido nucleico sobre matrices de captura, y para limitar la difusión y mejorar la resolución espacial. Se describen métodos adicionales que implican, por ejemplo, marcaje de ADN genómico, que se pueden usar para añadir direcciones espaciales de manera eficaz a los ácidos nucleicos, por ejemplo, sobre la superficie de una matriz de captura.The present disclosure is further based, in part, on the realization that the robustness and data quality of spatial transcriptomics experiments can be improved by facilitating the transfer of nucleic acids from a tissue sample to a capture matrix, e.g. , a capture array of capture probes with spatial directions. For example, electrophoretic transfer of nucleic acids can be used to improve transfer yields and transfer kinetics of nucleic acids. High-throughput nucleic acid transfer from tissue samples to capture arrays can facilitate detection of rare SNVs. Fast transfer kinetics can be used to limit the diffusion of nucleic acids during the transfer process and help increase spatial targeting resolution. Other Methods Described herein involve the use of intermediate nucleic acid substrates, such as particles (eg, electromagnetic nanoparticles), membranes (eg, nylon membranes), or microwell plates to facilitate capture of the nucleic acid in the tissue sample, to facilitate transfer of nucleic acid onto capture matrices, and to limit diffusion and improve spatial resolution. Additional methods involving, for example, genomic DNA labeling are described, which can be used to efficiently add spatial addresses to nucleic acids, for example, on the surface of a capture matrix.

La presente descripción se basa además en la constatación de que el direccionamiento espacial de los ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido puede implicar el direccionamiento espacial bidimensional, por ejemplo, para correlacionar la posición de un ácido nucleico en una matriz de captura bidimensional con la posición del ácido nucleico en una sección de tejido bidimensional. El direccionamiento espacial se puede realizar también en dimensiones adicionales. Por ejemplo, se pueden agregar secuencias de dirección espacial a los ácidos nucleicos para describir la posición espacial relativa de un ácido nucleico en una tercera o cuarta dimensión, por ejemplo, describiendo la posición de una sección de tejido en una biopsia de tejido, o la posición de un biopsia de tejido en el órgano de un sujeto. Se podrían agregar secuencias de direcciones temporales a los ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido para indicar un momento del tiempo en un experimento de desarrollo temporal, por ejemplo, investigar cambios en la expresión génica en una célula en respuesta a un estímulo físico o químico, como un tratamiento con fármacos durante un ensayo clínico.The present disclosure is further based on the realization that spatial targeting of nucleic acids from a tissue sample may involve two-dimensional spatial targeting, for example, to correlate the position of a nucleic acid in a two-dimensional capture matrix with the position of nucleic acid in a two-dimensional tissue section. Spatial addressing can also be performed in additional dimensions. For example, spatial address sequences can be added to nucleic acids to describe the relative spatial position of a nucleic acid in a third or fourth dimension, for example, describing the position of a tissue section in a tissue biopsy, or the position of a tissue biopsy in a subject's organ. Temporal address sequences could be added to nucleic acids from a tissue sample to indicate a point in time in a temporal developmental experiment, for example, investigating changes in gene expression in a cell in response to a physical or chemical stimulus , such as a drug treatment during a clinical trial.

Debe observarse que, tal como se usa en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una", "el" y “la” incluyen los referentes en plural a menos que el contenido indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a "una sonda de captura" incluye una mezcla de dos o más sondas de captura y similares.It should be noted that, as used in this specification and the appended claims, the singular forms "a", "an", "the" and "the" include plural referents unless the content clearly indicates otherwise. . Thus, for example, reference to "a capture probe" includes a mixture of two or more capture probes and the like.

El término "aproximadamente", en particular en referencia a una cantidad dada, pretende abarcar desviaciones de más o menos cinco por ciento.The term "approximately," particularly in reference to a given amount, is intended to encompass deviations of plus or minus five percent.

Tal como se usan en este documento, los términos "incluye", "incluyendo", "inclusive", "contiene", "conteniendo" y cualquier variación de los mismos, están destinados a cubrir una inclusión no exclusiva, de modo que un proceso, método, producto por proceso o composición de materia que incluye o contiene un elemento o lista de elementos no incluye solo esos elementos, sino que puede incluir otros elementos que no se enumeran expresamente o son inherentes a dicho proceso, método, producto por proceso o composición de la materia.As used in this document, the terms "includes", "including", "inclusive", "contains", "containing" and any variations thereof, are intended to cover a non-exclusive inclusion, so that a process , method, product by process or composition of matter that includes or contains an element or list of elements does not include only those elements, but may include other elements that are not expressly listed or are inherent to said process, method, product by process or composition of matter.

Tal como se usan en este documento, los términos "dirección", “marcador” o "índice", cuando se usan en referencia a una secuencia de nucleótidos, significan una secuencia de nucleótidos exclusiva que se distingue de otros índices, así como de otras secuencias de nucleótidos dentro de los polinucleótidos contenidos dentro de una muestra. Una "dirección", “marcador” o "índice" de nucleótidos puede ser una secuencia de nucleótidos aleatoria o diseñada específicamente. Una "dirección", “marcador” o "índice" puede tener cualquier longitud de secuencia deseada, siempre que tenga la longitud suficiente para ser una secuencia de nucleótidos exclusiva dentro de una pluralidad de índices en una población y/o dentro de una pluralidad de polinucleótidos que están siendo analizados o interrogados. Una "dirección", “marcador” o "índice" de nucleótidos de la descripción es útil, por ejemplo, para unirse a un polinucleótido diana para marcar una especie particular para identificar todos los miembros de la especie marcados dentro de una población. Por consiguiente, un índice es útil como código de barras en el que diferentes miembros de la misma especie molecular pueden contener el mismo índice y en el que diferentes especies dentro de una población de diferentes polinucleótidos pueden tener diferentes índices.As used herein, the terms "address," "tag," or "index," when used in reference to a nucleotide sequence, mean a unique nucleotide sequence that is distinguished from other indices, as well as from other nucleotide sequences within polynucleotides contained within a sample. A nucleotide "address," "tag," or "index" may be a random or specifically designed sequence of nucleotides. An "address", "tag" or "index" may be of any desired sequence length, as long as it is long enough to be a unique nucleotide sequence within a plurality of indices in a population and/or within a plurality of indices. polynucleotides being analyzed or interrogated. A nucleotide "address", "tag" or "index" of the description is useful, for example, for binding to a target polynucleotide for marking a particular species to identify all tagged members of the species within a population. Accordingly, an index is useful as a barcode in which different members of the same molecular species may contain the same index and in which different species within a population of different polynucleotides may have different indices.

Tal como se usa en este documento, una "dirección espacial", "marcador espacial" o "índice espacial", cuando se usa en referencia a una secuencia de nucleótidos, significa una dirección, marcador o índice que codifica información espacial relacionada con la región o ubicación de origen de un ácido nucleico con dirección, marcado o indexado en una muestra de tejido.As used herein, a "spatial address", "spatial marker" or "spatial index", when used in reference to a nucleotide sequence, means an address, marker or index that encodes spatial information related to the region or location of origin of an addressed, labeled, or indexed nucleic acid in a tissue sample.

Tal como se usa en este documento, el término "sustrato" pretende significar un soporte sólido. El término incluye cualquier material que pueda servir como base sólida o semisólida para la creación de características, tales como pocillos para el depósito de biopolímeros, incluidos ácidos nucleicos, polipéptidos y/u otros polímeros. Un sustrato como se proporciona en el presente documento está modificado, por ejemplo, o puede modificarse para adaptarse a la unión de biopolímeros mediante una variedad de métodos bien conocidos por los expertos en la técnica. Los ejemplos de tipos de materiales de sustrato incluyen vidrio, vidrio modificado, vidrio funcionalizado, vidrios inorgánicos, microesferas, incluidas partículas inertes y/o magnéticas, plásticos, polisacáridos, nailon, nitrocelulosa, cerámica, resinas, sílice, materiales a base de sílice, carbono, metales, una fibra óptica o haces de fibras ópticas, una variedad de polímeros distintos de los ejemplificados anteriormente y placas de microtitulación de múltiples pocillos. Los tipos específicos de ejemplos de plásticos incluyen acrílicos, poliestireno, copolímeros de estireno y otros materiales, polipropileno, polietileno, polibutileno, poliuretanos y Teflon™. Los tipos específicos de ejemplos de materiales basados en sílice incluyen silicio y diversas formas de silicio modificado.As used herein, the term "substrate" is intended to mean a solid support. The term includes any material that can serve as a solid or semi-solid base for the creation of features, such as wells for the deposition of biopolymers, including nucleic acids, polypeptides, and/or other polymers. A substrate as provided herein is, for example, modified or may be modified to accommodate biopolymer attachment by a variety of methods well known to those of skill in the art. Examples of types of substrate materials include glass, modified glass, functionalized glass, inorganic glasses, microspheres, including inert and/or magnetic particles, plastics, polysaccharides, nylon, nitrocellulose, ceramics, resins, silica, silica-based materials, carbon, metals, an optical fiber or bundles of optical fibers, a variety of polymers other than those exemplified above, and multiwell microtiter plates. Specific types of plastic examples include acrylics, polystyrene, copolymers of styrene and other materials, polypropylene, polyethylene, polybutylene, polyurethanes, and Teflon™. Specific types of silica-based materials examples include silicon and various forms of modified silicon.

Los expertos en la técnica sabrán o comprenderán que la composición y la geometría de un sustrato, tal como se proporciona en el presente documento, pueden variar dependiendo del uso previsto y las preferencias del usuario. Por lo tanto, aunque los sustratos planos, tales como portaobjetos, chips u obleas, se proporcionan como ejemplo en este documento con referencia a las micromatrices para su ilustración, dadas las enseñanzas y la orientación proporcionadas en este documento, los expertos en la técnica entenderán que se también puede usar una amplia variedad de otros sustratos proporcionados como ejemplos en la presente o bien conocidos en la técnica en los métodos y/o composiciones de la presente.Those skilled in the art will know or understand that the composition and geometry of a substrate, as provided herein, may vary depending on the intended use and user preferences. Therefore, although flat substrates, such as slides, chips, or wafers, are provided as an example in this document referring to microarrays for illustration, given the teachings and guidance provided herein, those skilled in the art will understand that a wide variety of other substrates exemplified herein or well known in the art may also be used. in the methods and/or compositions herein.

En algunas realizaciones, el soporte sólido comprende una o más superficies de una celda de flujo. La expresión "celda de flujo", como se usa en el presente documento, se refiere a una cámara que comprende una superficie sólida a través de la cual pueden fluir uno o más reactivos fluidos. Los ejemplos de células de flujo y sistemas fluídicos relacionados y plataformas de detección que pueden usarse fácilmente en los métodos de la presente descripción se describen, por ejemplo, en Bentley et al., Nature, 456:53-59 (2008), documento WO 04/018497; documento US 7.057.026; documento WO 91/06678; WO 07/123744; documento US 7.329.492; documento US 7.211.414; documento US 7.315.019; documento US 7.405.281, y documento US 2008/0108082.In some embodiments, the solid support comprises one or more surfaces of a flow cell. The term "flow cell", as used herein, refers to a chamber comprising a solid surface through which one or more fluid reactants can flow. Examples of flow cells and related fluidic systems and sensing platforms that can be readily used in the methods of the present disclosure are described, for example, in Bentley et al., Nature, 456:53-59 (2008), WO 04/018497; US 7,057,026; WO 91/06678; WO 07/123744; US 7,329,492; US 7,211,414; US 7,315,019; US 7,405,281, and US 2008/0108082.

En algunas realizaciones, el soporte sólido incluye una superficie con patrón. Una "superficie con patrón" se refiere a una disposición de diferentes regiones en una capa expuesta de un soporte sólido o sobre esta. Por ejemplo, una o más de las regiones pueden ser características en las que están presentes uno o más cebadores de amplificación. Las características pueden estar separadas por regiones intersticiales en las que no están presentes cebadores de amplificación. En algunas realizaciones, el patrón puede tener un formato x-y de características que están en filas y columnas. En algunas realizaciones, el patrón puede ser una disposición repetida de características y/o regiones intersticiales. En algunas realizaciones, el patrón puede ser una disposición aleatoria de características y/o regiones intersticiales. Se describen ejemplos de superficies con patrón que se pueden usar en los métodos y composiciones establecidos en este documento en el documento de EE. UU. n.° de serie 13/661.524 o la solicitud de patente de EE. UU. n.° de publicación 2012/0316086 A1.In some embodiments, the solid support includes a patterned surface. A "patterned surface" refers to an arrangement of different regions in or on an exposed layer of a solid support. For example, one or more of the regions may be characteristic in which one or more amplification primers are present. The features may be separated by interstitial regions in which amplification primers are not present. In some embodiments, the pattern may have an x-y format of features that are in rows and columns. In some embodiments, the pattern may be a repeating arrangement of features and/or interstitial regions. In some embodiments, the pattern may be a random arrangement of features and/or interstitial regions. Examples of patterned surfaces that can be used in the methods and compositions set forth herein are described in US Serial No. 13/661,524 or US Patent Application No. publication 2012/0316086 A1.

Tal como se usa en este documento, la expresión "región intersticial" se refiere a un área en un sustrato o en una superficie que separa otras áreas del sustrato o superficie. Por ejemplo, una región intersticial puede separar una característica de una matriz de otra característica de la matriz. Las dos regiones que están separadas entre sí pueden ser discretas, sin contacto entre sí. En otro ejemplo, una región intersticial puede separar una primera parte de una característica de una segunda parte de una característica. La separación proporcionada por una región intersticial puede ser una separación parcial o total. Las regiones intersticiales suelen tener un material de superficie que difiere del material de superficie de las características de la superficie. Por ejemplo, las características de una matriz pueden tener una cantidad o concentración de agentes de captura o cebadores que exceda la cantidad o concentración presente en las regiones intersticiales. En algunas realizaciones, los agentes de captura o cebadores pueden no estar presentes en las regiones intersticiales.As used herein, the term "interstitial region" refers to an area in a substrate or surface that separates other areas of the substrate or surface. For example, an interstitial region may separate one feature of an array from another feature of the array. The two regions that are spaced apart from each other may be discrete, not in contact with each other. In another example, an interstitial region may separate a first part of a feature from a second part of a feature. The separation provided by an interstitial region may be a partial or complete separation. The interstitial regions usually have a surface material that differs from the surface material of the surface features. For example, features of an array may have an amount or concentration of capture agents or primers that exceeds the amount or concentration present in the interstitial regions. In some embodiments, the capture agents or primers may not be present in the interstitial regions.

En algunas realizaciones, el soporte sólido incluye una matriz de pocillos o depresiones en una superficie. Esto se puede fabricar como se conoce generalmente en la técnica usando una variedad de técnicas, que incluyen, pero no se limitan a, fotolitografía, técnicas de estampación, técnicas de moldeo y técnicas de micrograbado. Como apreciarán los expertos en la técnica, la técnica utilizada dependerá de la composición y forma del sustrato de la matriz.In some embodiments, the solid support includes an array of wells or depressions in one surface. This can be manufactured as is generally known in the art using a variety of techniques, including, but not limited to, photolithography, stamping techniques, casting techniques, and microengraving techniques. As those skilled in the art will appreciate, the technique used will depend on the composition and shape of the matrix substrate.

Las características en una superficie con patrón pueden ser pocillos en una matriz de pocillos (por ejemplo, micropocillos o nanopocillos) sobre vidrio, silicio, plástico u otros soportes sólidos adecuados con un patrón de gel enlazado covalentemente, como poli (N-(5-azidoacetamidilpentil)acrilamida-coacrilamida) (PAZAM). El proceso crea lechos cortos de gel que se utilizan para la secuenciación que pueden ser estables durante las ejecuciones de la secuenciación con una gran cantidad de ciclos. La unión covalente del polímero a los pocillos es útil para mantener el gel en las características estructuradas a lo largo de la vida útil del sustrato estructurado durante una variedad de usos. Sin embargo, en muchas realizaciones, no es necesario que el gel esté unido covalentemente a los pocillos. Por ejemplo, en algunas condiciones, puede usarse acrilamida sin silano (SFA, ver, por ejemplo, solicitud de patente de EE. UU. n.° de publicación 2011/0059865 A1), que no está unido covalentemente a ninguna parte del sustrato estructurado, como material de gel.Features on a patterned surface can be wells in an array of wells (eg , microwells or nanowells) on glass, silicon, plastic, or other suitable solid supports with a covalently bonded gel pattern, such as poly(N-(5- azidoacetamidylpentyl)acrylamide-coacrylamide) (PAZAM). The process creates short gel beds used for sequencing that can be stable during sequencing runs with a high number of cycles. The covalent attachment of the polymer to the wells is useful in maintaining the gel in the structured features throughout the useful life of the structured substrate during a variety of uses. However, in many embodiments, the gel need not be covalently attached to the wells. For example, under some conditions, silane-free acrylamide (SFA, see, eg, US Patent Application Publication No. 2011/0059865 A1), which is not covalently attached to any part of the structured substrate, can be used. , like gel material.

En realizaciones particulares, se puede fabricar un sustrato estructurado formando un patrón con pocillos (por ejemplo, micropocillos o nanopocillos) sobre un material de soporte sólido, recubriendo el soporte con patrón con un material de gel (por ejemplo, PAZAM, SFA o variantes modificadas químicamente de los mismos, como la versión azidolizada de SFA (azido-SFA)) y puliendo el soporte recubierto de gel, por ejemplo mediante pulido químico o mecánico, reteniendo así el gel en los pocillos pero eliminando o inactivando sustancialmente el resto del gel de las regiones intersticiales en la superficie del sustrato estructurado entre los pocillos. Los ácidos nucleicos cebadores se pueden unir al material de gel. Una disolución de ácidos nucleicos diana (por ejemplo, un genoma humano fragmentado) se puede poner en contacto con el sustrato pulido de modo que los ácidos nucleicos diana individuales sembrarán pocillos individuales mediante interacciones con cebadores unidos al material de gel; sin embargo, los ácidos nucleicos diana no ocuparán las regiones intersticiales debido a la ausencia o inactividad del material de gel. La amplificación de los ácidos nucleicos diana se limitará a los pocillos ya que la ausencia o inactividad de gel en las regiones intersticiales evita la migración hacia el exterior de la colonia de ácidos nucleicos en crecimiento. El proceso se puede fabricar convenientemente, es escalable y utiliza métodos convencionales de micro- o nanofabricación.In particular embodiments, a structured substrate can be made by patterning wells (eg, microwells or nanowells) on a solid support material, coating the patterned support with a gel material (eg, PAZAM, SFA, or modified variants). chemically thereof, such as the azidolized version of SFA (azido-SFA)) and polishing the gel-coated support, for example by chemical or mechanical polishing, thereby retaining the gel in the wells but removing or substantially inactivating the rest of the gel from the interstitial regions on the surface of the structured substrate between the wells. The primer nucleic acids can be bound to the gel material. A solution of target nucleic acids (eg, a fragmented human genome) can be contacted with the polished substrate such that individual target nucleic acids will seed individual wells via interactions with primers bound to the gel material; however, the target nucleic acids will not occupy the interstitial regions due to the absence or inactivity of the gel material. Amplification of target nucleic acids will be limited to the wells as the absence or inactivity of gel in the interstitial regions prevents outward migration of the growing nucleic acid colony. The process can be conveniently fabricated, is scalable and uses conventional micro- or nanofabrication methods.

Un sustrato con patrón puede incluir, por ejemplo, pocillos grabados en un portaobjetos o chip. El patrón de los grabados y la geometría de los pocillos puede adoptar una variedad de formas y tamaños diferentes siempre que dichas características sean física o funcionalmente separables entre sí. Los sustratos particularmente útiles que tienen tales características estructurales son sustratos con patrón que pueden seleccionar el tamaño de las partículas de soporte sólido, tales como microesferas. Un ejemplo de sustrato con patrón que tiene estas características es el sustrato grabado usado en conexión con la tecnología BeadArray (Illumina, Inc., San Diego, CA). Se describen más ejemplos en la patente de EE. UU. n.° 6.770.441.A patterned substrate can include, for example, etched wells on a slide or chip. The pattern of the engravings and the geometry of the wells can take a variety of different shapes and sizes as long as such features are physically or functionally separable from each other. Particularly useful substrates having such structural features are patterned substrates that can select the size of the solid support particles, such as microspheres. An example of a patterned substrate having these characteristics is the etched substrate used in connection with BeadArray technology (Illumina, Inc., San Diego, CA). More examples are described in US Patent No. 6,770,441.

Como se usa en este documento, el término "inmovilizado", cuando se usa en referencia a un ácido nucleico, pretende significar la unión directa o indirecta a un soporte sólido mediante uno o más enlaces covalentes o no covalentes. En ciertas realizaciones, se puede usar la unión covalente, pero todo lo que se requiere es que los ácidos nucleicos permanezcan estacionarios o unidos a un soporte en condiciones en las que se pretende usar el soporte, por ejemplo, en aplicaciones que requieren la amplificación y/o secuenciación de ácidos nucleicos. Los oligonucleótidos que se utilizarán como cebadores de captura o cebadores de amplificación pueden inmovilizarse de manera que esté disponible un extremo 3' para la extensión enzimática y al menos una parte de la secuencia sea capaz de hibridarse con una secuencia complementaria. La inmovilización puede producirse mediante hibridación con un oligonucleótido unido a la superficie, en cuyo caso el oligonucleótido o polinucleótido inmovilizado puede estar en la orientación 3 '-5'. Como alternativa, la inmovilización puede producirse por medios distintos de la hibridación por apareamiento de bases, como la unión covalente expuesta anteriormente.As used herein, the term "immobilized", when used in reference to a nucleic acid, is intended to mean directly or indirectly attached to a solid support by one or more covalent or non-covalent bonds. In certain embodiments, covalent attachment may be used, but all that is required is that the nucleic acids remain stationary or bound to a support under conditions in which the support is intended to be used, for example, in applications that require the amplification and /or nucleic acid sequencing. Oligonucleotides to be used as capture primers or amplification primers can be immobilized such that a 3' end is available for enzymatic extension and at least a portion of the sequence is capable of hybridizing to a complementary sequence. Immobilization may occur by hybridization to a surface-bound oligonucleotide, in which case the immobilized oligonucleotide or polynucleotide may be in the 3'-5' orientation. Alternatively, immobilization can occur by means other than base-pairing hybridization, such as the covalent attachment discussed above.

Ciertas realizaciones pueden hacer uso de soportes sólidos compuestos por un sustrato o matriz inerte (por ejemplo, portaobjetos de vidrio, esferas de polímero, etc.) que se ha funcionalizado, por ejemplo, mediante la aplicación de una capa o revestimiento de un material intermedio que comprende grupos reactivos que permiten la unión covalente a biomoléculas, como polinucleótidos. Los ejemplos de tales soportes incluyen, pero no se limitan a hidrogeles de poliacrilamida soportados sobre un sustrato inerte tal como vidrio, particularmente hidrogeles de poliacrilamida como se describe en los documentos WO 2005/065814 y US 2008/0280773. En tales realizaciones, las biomoléculas (por ejemplo, polinucleótidos) se pueden unir de modo covalente directamente al material intermedio (por ejemplo, el hidrogel), pero el material intermedio puede en sí mismo estar unido de forma no covalente al sustrato o matriz (por ejemplo, el sustrato de vidrio). La expresión "unión covalente a un soporte sólido" debe interpretarse en consecuencia como que abarca este tipo de disposición.Certain embodiments may make use of solid supports composed of an inert substrate or matrix (eg, glass slides, polymer beads, etc.) that has been functionalized, for example, by applying a layer or coating of an intermediate material. comprising reactive groups that allow covalent attachment to biomolecules, such as polynucleotides. Examples of such supports include, but are not limited to polyacrylamide hydrogels supported on an inert substrate such as glass, particularly polyacrylamide hydrogels as described in WO 2005/065814 and US 2008/0280773. In such embodiments, the biomolecules (eg, polynucleotides) may be covalently attached directly to the intermediate material (eg, the hydrogel), but the intermediate material may itself be non-covalently attached to the substrate or matrix (eg, hydrogel). example, the glass substrate). The term "covalent attachment to a solid support" should therefore be construed as encompassing this type of arrangement.

Los enlaces covalentes ejemplares incluyen, por ejemplo, los que resultan del uso de técnicas de química de clic. Los ejemplos de enlaces no covalentes incluyen, pero no se limitan a interacciones no específicas (por ejemplo, enlaces de hidrógeno, enlaces iónicos, interacciones de van der Waals, etc.) o interacciones específicas (por ejemplo, interacciones de afinidad, interacciones receptor-ligando, interacciones anticuerpo-epítopo, interacciones avidinabiotina, interacciones estreptavidina-biotina, interacciones lectina-carbohidrato, etc.). Se indican ejemplos de enlaces en las patentes de EE. UU. n.os 6.737.236; 7.259.258; 7.375.234 y 7.427.678; y la publicación de patente de EE. UU. n.22011/0059865 A1.Exemplary covalent bonds include, for example, those resulting from the use of click chemistry techniques. Examples of non-covalent bonds include, but are not limited to nonspecific interactions (eg, hydrogen bonds, ionic bonds, van der Waals interactions, etc.) or specific interactions (eg, affinity interactions, receptor-binding interactions). ligand, antibody-epitope interactions, avidin-biotin interactions, streptavidin-biotin interactions, lectin-carbohydrate interactions, etc.). Examples of linkages are noted in US Patent Nos. 6,737,236; 7,259,258; 7,375,234 and 7,427,678; and US Patent Publication No. 22011/0059865 A1.

Como se usa en el presente documento, el término "matriz" se refiere a una población de sitios que se pueden diferenciar entre sí según la ubicación relativa. Las diferentes moléculas que se encuentran en diferentes sitios de una matriz se pueden diferenciar entre sí según las ubicaciones de los sitios en la matriz. Un sitio individual de una matriz puede incluir una o más moléculas de un tipo particular. Por ejemplo, un sitio puede incluir una única molécula de ácido nucleico diana que tiene una secuencia particular o un sitio puede incluir varias moléculas de ácido nucleico que tienen la misma secuencia (y/o una secuencia complementaria de la misma). Los sitios de una matriz pueden ser características diferentes ubicadas sobre el mismo sustrato. Los ejemplos de características incluyen, sin limitación, pocillos en un sustrato, esferas (u otras partículas) en un sustrato o sobre este, proyecciones desde un sustrato, crestas sobre un sustrato o canales en un sustrato. Los sitios de una matriz pueden ser sustratos separados, cada uno con una molécula diferente. Se pueden identificar diferentes moléculas unidas a sustratos separados según las ubicaciones de los sustratos sobre una superficie a la que están asociados los sustratos o según las ubicaciones de los sustratos en un líquido o gel. Los ejemplos de matrices en las que se ubican sustratos separados sobre una superficie incluyen, sin limitación, aquellas que tienen esferas en los pocillos.As used herein, the term "array" refers to a population of sites that can be distinguished from each other based on relative location. Different molecules that are at different sites on an array can be distinguished from one another based on the locations of the sites on the array. An individual site on an array may include one or more molecules of a particular type. For example, a site may include a single target nucleic acid molecule having a particular sequence or a site may include multiple nucleic acid molecules having the same sequence (and/or a complementary sequence thereto). The sites of an array can be different features located on the same substrate. Examples of features include, without limitation, pits in a substrate, spheres (or other particles) in or on a substrate, projections from a substrate, ridges on a substrate, or channels in a substrate. The sites on an array can be separate substrates, each with a different molecule. Different molecules bound to separate substrates can be identified based on the locations of the substrates on a surface to which the substrates are associated or based on the locations of the substrates in a liquid or gel. Examples of arrays in which separate substrates are located on one surface include, without limitation, those that have spheres in the wells.

Como se usa en este documento, el término "pluralidad" pretende significar una población de dos o más miembros diferentes. Las pluralidades pueden variar en tamaño desde pequeñas, medianas, grandes o muy grandes. El tamaño de una pequeña pluralidad puede variar, por ejemplo, desde unos pocos miembros hasta decenas de miembros. Las pluralidades de tamaño medio pueden variar, por ejemplo, desde decenas de miembros hasta aproximadamente 100 miembros o cientos de miembros. Las grandes pluralidades pueden variar, por ejemplo, desde unos cientos de miembros hasta unos 1000 miembros, miles de miembros y hasta decenas de miles de miembros. Las pluralidades muy grandes pueden variar, por ejemplo, desde decenas de miles de miembros hasta alrededor de cientos de miles, un millón, millones, decenas de millones y hasta o más de cientos de millones de miembros. Por lo tanto, una pluralidad puede variar en tamaño de dos a más de cien millones de miembros, así como todos los tamaños, medidos por el número de miembros, entre los ejemplos de los anteriores intervalos y mayores que estos. Un ejemplo de un número de características dentro de una micromatriz incluye una pluralidad de aproximadamente 500.000 o más características discretas dentro de 1,28 cm2. Los ejemplos de pluralidades de ácidos nucleicos incluyen, por ejemplo, poblaciones de aproximadamente 1x105, 5x105 y 1x106 o más especies de ácido nucleico diferentes. Por consiguiente, se pretende que la definición del término incluya todos los valores enteros mayores de dos. Puede establecerse un límite superior de una pluralidad, por ejemplo, mediante la diversidad teórica de las secuencias de nucleótidos en una muestra de ácido nucleico. As used herein, the term "plurality" is intended to mean a population of two or more different members. Pluralities can range in size from small, medium, large, or very large. The size of a small plurality can vary, for example, from a few members to tens of members. Average size pluralities can range, for example, from tens of members to about 100 members or hundreds of members. Large pluralities can range, for example, from a few hundred members to about 1,000 members, thousands of members, and even tens of thousands of members. Very large pluralities can range, for example, from tens of thousands of members to around hundreds of thousands, a million, millions, tens of millions, and up to or more than hundreds of millions of members. Thus, a plurality can range in size from two to over a hundred million members, as well as all sizes, measured by number of members, between and greater than the examples in the above ranges. An example of a number of features within a microarray includes a plurality of about 500,000 or more discrete features within 1.28 cm2. Examples of pluralities of nucleic acids include, for example, populations of about 1x105, 5x105, and 1x106 or more different nucleic acid species. Accordingly, the definition of the term is intended to include all integer values greater than two. An upper limit of a plurality may be established, for example, by the theoretical diversity of nucleotide sequences in a nucleic acid sample.

Como se usa en el presente documento, la expresión "ácido nucleico" pretende ser coherente con su uso en la técnica e incluye ácidos nucleicos de origen natural o análogos funcionales de los mismos. Los análogos funcionales particularmente útiles son capaces de hibridarse con un ácido nucleico de una manera específica de secuencia o pueden usarse como molde para la replicación de una secuencia de nucleótidos particular. Los ácidos nucleicos de origen natural generalmente tienen un esqueleto que contiene enlaces fosfodiéster. Una estructura análoga puede tener unos enlaces del esqueleto alternativos, que incluyen cualquiera de los conocidos en la técnica. Los ácidos nucleicos de origen natural generalmente tienen un azúcar desoxirribosa (por ejemplo, que se encuentra en el ácido desoxirribonucleico (ADN)) o un azúcar ribosa (por ejemplo, que se encuentra en el ácido ribonucleico (ARN)). Un ácido nucleico puede contener cualquiera de una variedad de análogos de estos restos azúcar que se conocen en la técnica. Un ácido nucleico puede incluir bases nativas o no nativas. A este respecto, un ácido desoxirribonucleico nativo puede tener una o más bases seleccionadas del grupo que consiste en adenina, timina, citosina o guanina y un ácido ribonucleico puede tener una o más bases seleccionadas del grupo que consiste en uracilo, adenina, citosina o guanina. Las bases no nativas útiles que se pueden incluir en un ácido nucleico se conocen en la técnica. El término "diana", cuando se usa en referencia a un ácido nucleico, pretende ser un identificador semántico para el ácido nucleico en el contexto de un método o composición establecidos en este documento y no necesariamente limita la estructura o función del ácido nucleico más allá de lo que se indique explícitamente de otro modo. Las formas particulares de ácidos nucleicos pueden incluir todos los tipos de ácidos nucleicos que se encuentran en un organismo, así como ácidos nucleicos sintéticos tales como polinucleótidos producidos por síntesis química. Los ejemplos particulares de ácidos nucleicos que son aplicables para el análisis a través de la incorporación en micromatrices producidas por métodos como los que se proporcionan en este documento incluyen ADN genómico (ADNg), marcadores de secuencia expresada (“expressed sequence tags”, EST), ARN mensajero copiado de ADN (ADNc), ARN mensajero copiado de a Rn (ARNc), ADN o genoma mitocondrial, ARN, ARN mensajero (ARNm) y/u otras poblaciones de ARN. Los fragmentos y/o porciones de estos ejemplos de ácidos nucleicos también se incluyen dentro del significado de la expresión como se usa en este documento.As used herein, the term "nucleic acid" is intended to be consistent with its use in the art and includes naturally occurring nucleic acids or functional analogs thereof. Particularly useful functional analogs are capable of hybridizing to a nucleic acid in a sequence-specific manner or can be used as a template for replication of a particular nucleotide sequence. Naturally occurring nucleic acids generally have a backbone containing phosphodiester bonds. An analogous structure may have alternative backbone linkages, including any known in the art. Naturally occurring nucleic acids generally have a deoxyribose sugar (eg, found in deoxyribonucleic acid (DNA)) or a ribose sugar (eg, found in ribonucleic acid (RNA)). A nucleic acid may contain any of a variety of analogs of these sugar moieties that are known in the art. A nucleic acid can include native or non-native bases. In this regard, a native deoxyribonucleic acid may have one or more bases selected from the group consisting of adenine, thymine, cytosine, or guanine and a ribonucleic acid may have one or more bases selected from the group consisting of uracil, adenine, cytosine, or guanine. . Useful non-native bases that can be included in a nucleic acid are known in the art. The term "target", when used in reference to a nucleic acid, is intended as a semantic identifier for the nucleic acid in the context of a method or composition set forth herein and does not necessarily limit the structure or function of the nucleic acid beyond that. of what is explicitly stated otherwise. Particular forms of nucleic acids can include all types of nucleic acids found in an organism, as well as synthetic nucleic acids such as polynucleotides produced by chemical synthesis. Particular examples of nucleic acids that are applicable for analysis via incorporation into microarrays produced by methods such as those provided herein include genomic DNA (gDNA), expressed sequence tags (ESTs) , messenger RNA copied from DNA (cDNA), messenger RNA copied from a Rn (cRNA), mitochondrial DNA or genome, RNA, messenger RNA (mRNA), and/or other populations of RNAs. Fragments and/or portions of these exemplary nucleic acids are also included within the meaning of the term as used herein.

Como se usa en este documento, el término "bicatenario", cuando se usa en referencia a una molécula de ácido nucleico, significa que sustancialmente todos los nucleótidos en la molécula de ácido nucleico están unidos mediante hidrógeno a un nucleótido complementario. Un ácido nucleico parcialmente bicatenario puede tener al menos 10 %, 25 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o 95 % de sus nucleótidos unidos por hidrógeno a un nucleótido complementario. As used herein, the term "double-stranded", when used in reference to a nucleic acid molecule, means that substantially all of the nucleotides in the nucleic acid molecule are hydrogen bonded to a complementary nucleotide. A partially double-stranded nucleic acid may have at least 10%, 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, or 95% of its nucleotides hydrogen-bonded to a complementary nucleotide.

Como se usa en este documento, el término "monocatenario", cuando se usa en referencia a una molécula de ácido nucleico, significa que esencialmente ninguno de los nucleótidos en la molécula de ácido nucleico está unido mediante hidrógeno a un nucleótido complementario.As used herein, the term "single-stranded", when used in reference to a nucleic acid molecule, means that essentially none of the nucleotides in the nucleic acid molecule are hydrogen bonded to a complementary nucleotide.

Como se usa en este documento, la expresión "cebadores de captura" pretende significar un oligonucleótido que tiene una secuencia de nucleótidos que es capaz de asociarse específicamente con una secuencia de polinucleótidos monocatenaria para ser analizada o sometida a una interrogación de ácido nucleico en las condiciones encontradas en una etapa de hibridación de cebadores, por ejemplo, de una reacción de amplificación o secuenciación. La expresión y los términos "ácido nucleico", "polinucleótido" y "oligonucleótido" se usan indistintamente en el presente documento. Los diferentes términos y expresiones no pretenden indicar ninguna diferencia particular de tamaño, secuencia u otra propiedad a menos que se indique específicamente lo contrario. Para mayor claridad en la descripción, los términos y expresiones se pueden usar para distinguir una especie de ácido nucleico de otra cuando se describe un método o composición particular que incluye varias especies de ácido nucleico.As used herein, the term "capture primers" is intended to mean an oligonucleotide having a nucleotide sequence that is capable of specifically associating with a single-stranded polynucleotide sequence to be analyzed or subjected to nucleic acid interrogation under the conditions found in a primer annealing step, eg, of an amplification or sequencing reaction. The expression and terms "nucleic acid", "polynucleotide" and "oligonucleotide" are used interchangeably herein. The various terms and expressions are not intended to indicate any particular difference in size, sequence, or other property unless specifically stated otherwise. For clarity of description, the terms and expressions may be used to distinguish one nucleic acid species from another when describing a particular method or composition that includes multiple nucleic acid species.

Como se usa en este documento, la expresión "específico de gen" o "específico de diana" cuando se usa en referencia a una sonda de captura u otro ácido nucleico pretende significar una sonda de captura u otro ácido nucleico que incluye una secuencia de nucleótidos específica para un ácido nucleico diana, por ejemplo, un ácido nucleico procedente de una muestra de tejido, a saber, una secuencia de nucleótidos capaz de asociarse selectivamente con una región de identificación de un ácido nucleico diana. Las sondas de captura específicas de genes pueden tener una única especie de oligonucleótido o pueden incluir dos o más especies con diferentes secuencias. Por tanto, las sondas de captura específicas de genes pueden ser dos o más secuencias, que incluyen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 o más secuencias diferentes. Las sondas de captura específicas de gen pueden comprender una secuencia de cebador de captura específica de gen y una secuencia de sonda de captura universal. Otras secuencias, tales como secuencias de cebadores de secuenciación y similares, también pueden incluirse en un cebador de captura específico de gen. As used herein, the term "gene-specific" or "target-specific" when used in reference to a capture probe or other nucleic acid is intended to mean a capture probe or other nucleic acid that includes a nucleotide sequence specific for a target nucleic acid, eg, a nucleic acid from a tissue sample, namely a nucleotide sequence capable of selectively associating with an identifying region of a target nucleic acid. Gene-specific capture probes may be a single oligonucleotide species or may include two or more species with different sequences. Thus, gene-specific capture probes may be two or more sequences, including 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more different sequences. Gene-specific capture probes may comprise a gene-specific capture primer sequence and a universal capture probe sequence. Other sequences, such as sequencing primer sequences and the like, can also be included in a gene-specific capture primer.

En comparación, el término "universal" cuando se usa en referencia a una sonda de captura u otro ácido nucleico pretende significar una sonda de captura o ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos común entre una pluralidad de sondas de captura. Una secuencia común puede ser, por ejemplo, una secuencia complementaria con la misma secuencia adaptadora. Las sondas de captura universales son aplicables para interrogar una pluralidad de polinucleótidos diferentes sin distinguir necesariamente las diferentes especies, mientras que los cebadores de captura específicos de genes son aplicables para distinguir las diferentes especies.By comparison, the term "universal" when used in reference to a capture probe or other nucleic acid is intended to mean a capture probe or nucleic acid that has a common nucleotide sequence among a plurality of capture probes. A common sequence can be, for example, a complementary sequence with the same adapter sequence. Universal capture probes are applicable for interrogating a plurality of different polynucleotides without necessarily distinguishing between different species, while gene-specific capture primers are applicable for distinguishing between different species.

En diversas realizaciones, los elementos de captura (por ejemplo, cebadores de captura o sondas de captura u otras secuencias de ácido nucleico) pueden espaciarse para A) resolver espacialmente los ácidos nucleicos dentro de la geometría de una sola célula, es decir, múltiples sitios de captura por célula; B) resolver espacialmente los ácidos nucleicos aproximadamente al nivel de una sola célula, es decir, aproximadamente 1 sitio de captura por célula. Además, los elementos de captura pueden estar espaciados como en A o B arriba, y estar: I) espaciados para muestrear ácidos nucleicos de una muestra a intervalos regulares, por ejemplo, espaciados en una cuadrícula o patrón de tal manera que aproximadamente cada célula alterna o cada 5a o cada 10a célula se muestrea, o aproximadamente cada uno o cada 5° o cada 10° grupo de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 o más células se muestrean; II) espaciados para capturar muestras de sustancialmente todas las células disponibles en una o más regiones de una muestra, o III) espaciados para capturar muestras de sustancialmente todas las células disponibles en la muestra.In various embodiments, capture elements (eg, capture primers or capture probes or other nucleic acid sequences) can be spaced apart to A) spatially resolve nucleic acids within single cell geometry, i.e., multiple sites capture per cell; B) spatially resolve nucleic acids to approximately the single cell level, ie, approximately 1 capture site per cell. In addition, the capturing elements may be spaced as in A or B above, and be: I) spaced to sampling nucleic acids from a sample at regular intervals, for example, spaced in a grid or pattern such that approximately every alternate cell or every 5th or 10th cell is sampled, or approximately every 5th or 10th group 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more cells are sampled; II) spaced to capture samples of substantially all available cells in one or more regions of a sample, or III) spaced to capture samples of substantially all available cells in the sample.

Como se usa en este documento, el término "amplicón", cuando se usa en referencia a un ácido nucleico, significa el producto de copiar el ácido nucleico, en el que el producto tiene una secuencia de nucleótidos que es igual o complementaria al menos a una porción de la secuencia de nucleótidos del ácido nucleico. Un amplicón se puede producir mediante cualquiera de una variedad de métodos de amplificación que usan el ácido nucleico, o un amplicón del mismo, como molde, incluyendo, por ejemplo, extensión con polimerasa, reacción en cadena de la polimerasa (PCR), amplificación de círculo rodante (RCA), extensión por acoplamiento o reacción en cadena por acoplamiento. Un amplicón puede ser una molécula de ácido nucleico que tiene una sola copia de una secuencia de nucleótidos particular (por ejemplo, un producto de PCR) o múltiples copias de la secuencia de nucleótidos (por ejemplo, un producto concatemérico de RCA). Un primer amplicón de un ácido nucleico diana puede ser una copia complementaria. Los amplicones posteriores son copias que se crean, después de la generación del primer amplicón, a partir del ácido nucleico diana o del primer amplicón. Un amplicón posterior puede tener una secuencia que sea sustancialmente complementaria con el ácido nucleico diana o sustancialmente idéntica al ácido nucleico diana. As used herein, the term "amplicon", when used in reference to a nucleic acid, means the product of copying the nucleic acid, wherein the product has a nucleotide sequence that is the same or complementary to at least a portion of the nucleotide sequence of the nucleic acid. An amplicon can be produced by any of a variety of amplification methods that use the nucleic acid, or an amplicon thereof, as a template, including, for example, polymerase extension, polymerase chain reaction (PCR), amplification of rolling circle (RCA), extension by coupling or chain reaction by coupling. An amplicon can be a nucleic acid molecule that has a single copy of a particular nucleotide sequence (eg, a PCR product) or multiple copies of the nucleotide sequence (eg, an RCA concatemeric product). A first amplicon of a target nucleic acid may be a complementary copy. Subsequent amplicons are copies that are created, after the generation of the first amplicon, from the target nucleic acid or the first amplicon. A subsequent amplicon may have a sequence that is substantially complementary to the target nucleic acid or substantially identical to the target nucleic acid.

El número de copias del molde o amplicones que se pueden producir puede modularse mediante la modificación apropiada de la reacción de amplificación que incluye, por ejemplo, variar el número de ciclos de amplificación ejecutados, usar polimerasas de procesividad variable en la reacción de amplificación y/o variar la duración de tiempo en el que se realiza la reacción de amplificación, así como la modificación de otras condiciones conocidas en la técnica que influyen en el rendimiento de la amplificación. El número de copias de un molde de ácido nucleico puede ser de al menos 1, 10, 100, 200, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000 y 10.000 copias, y se puede variar en función de la aplicación particular.The number of template copies or amplicons that can be produced can be modulated by appropriate modification of the amplification reaction including, for example, varying the number of amplification cycles executed, using polymerases of variable processivity in the amplification reaction, and/or or varying the length of time in which the amplification reaction is performed, as well as modifying other conditions known in the art that influence amplification yield. The number of copies of a nucleic acid template can be at least 1, 10, 100, 200, 500, 1,000, 2,000, 3,000, 4,000, 5,000, 6,000, 7,000, 8,000, 9,000 and 10,000 copies, and can be varied. depending on the particular application.

Como se usa en el presente documento, la expresión "cada uno", cuando se usa en referencia a una colección de artículos, está destinado a identificar un artículo individual en la colección, pero no necesariamente se refiere a cada artículo de la colección a menos que el contexto indique claramente lo contrario.As used herein, the expression "each", when used in reference to a collection of items, is intended to identify an individual item in the collection, but does not necessarily refer to each item in the collection unless the context clearly indicates otherwise.

En el presente documento se proporcionan matrices y métodos de detección y análisis espacial (por ejemplo, análisis mutacional o detección de variación de un solo nucleótido (SNV)) de un ácido nucleico en una muestra de tejido. Las matrices descritas en el presente documento pueden comprender un sustrato sobre el que se inmovilizan una pluralidad de sondas de captura de modo que cada sonda de captura ocupe una posición diferenciada en la matriz. Algunas o todas las sondas de captura pueden comprender un marcador posicional exclusivo (es decir, una dirección espacial o secuencia de indexación). Una dirección espacial puede describir la posición de la sonda de captura en la matriz. La posición de la sonda de captura sobre la matriz puede correlacionarse con una posición en la muestra de tejido.Arrays and methods of detection and spatial analysis (eg, mutational analysis or detection of single nucleotide variation (SNV)) of a nucleic acid in a tissue sample are provided herein. The arrays described herein may comprise a substrate on which a plurality of capture probes are immobilized such that each capture probe occupies a distinct position on the array. Some or all of the capture probes may comprise a unique positional marker (ie, a spatial address or indexing sequence). A spatial address can describe the position of the capture probe in the array. The position of the capture probe on the array can be correlated to a position in the tissue sample.

Como se usa en este documento, la expresión "muestra de tejido" se refiere a un trozo de tejido que se ha obtenido de un sujeto, se ha fijado, seccionado y montado en una superficie plana, por ejemplo, un portaobjetos de microscopio. La muestra de tejido puede ser una muestra de tejido sumergida en parafina fijada con formalina (“formalin-fixed paraffin-embedded”, FFPE) o una muestra de tejido fresco o una muestra de tejido congelada, etc. Los métodos descritos en este documento pueden realizarse antes o después de teñir la muestra de tejido. Por ejemplo, después de la tinción con hematoxilina y eosina, se puede analizar espacialmente una muestra de tejido de acuerdo con los métodos que se proporcionan en el presente documento. Un método puede incluir analizar la histología de la muestra (por ejemplo, usando tinción con hematoxilina y eosina) y luego analizar espacialmente el tejido.As used herein, the term "tissue sample" refers to a piece of tissue that has been obtained from a subject, fixed, sectioned, and mounted on a flat surface, eg, a microscope slide. The tissue sample may be a formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue sample or a fresh tissue sample or a frozen tissue sample, etc. The methods described in this document can be performed before or after staining the tissue sample. For example, after hematoxylin and eosin staining, a tissue sample can be spatially analyzed according to the methods provided herein. One method may include analyzing the histology of the sample (for example, using hematoxylin and eosin staining) and then spatially analyzing the tissue.

Como se usa en este documento, la expresión "sección de tejido sumergida en parafina fijada con formalina (FFPE)" se refiere a un trozo de tejido, por ejemplo, una biopsia que se ha obtenido de un sujeto, fijado en formaldehído (por ejemplo, formaldehído al 3 % -5 % en disolución salina tamponada con fosfato) o disolución de Bouin, sumergida en cera, cortada en secciones delgadas y luego montada sobre una superficie plana, por ejemplo, un portaobjetos de microscopio. As used herein, the term "formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue section" refers to a piece of tissue, e.g., a biopsy that has been obtained from a subject, fixed in formaldehyde (e.g. , 3%-5% formaldehyde in phosphate buffered saline) or Bouin's solution, dipped in wax, cut into thin sections and then mounted on a flat surface, eg a microscope slide.

En algunas realizaciones, los ácidos nucleicos de una muestra de tejido se transfieren y capturan sobre una matriz. Por ejemplo, una sección de tejido se pone en contacto con una matriz y el ácido nucleico se captura sobre la matriz y se marca con una dirección espacial. Las moléculas de ADN marcadas espacialmente se liberan desde la matriz y se analizan, por ejemplo, mediante secuenciación de próxima generación (“next generation sequencing”, NGS) de alto rendimiento, tal como secuenciación por síntesis (“sequencing-by-synthesis”, SBS). En algunas realizaciones, un ácido nucleico en una sección de tejido (por ejemplo, una sección de tejido sumergida en parafina fijada con formalina (FFPE)) se transfiere a una matriz y se captura sobre la matriz mediante hibridación con una sonda de captura. En algunas realizaciones, una sonda de captura puede ser una sonda de captura universal que se hibrida, por ejemplo, con una región adaptadora en una biblioteca de secuenciación de ácidos nucleicos, o con la cola poli-A de un ARNm. En algunas realizaciones, la sonda de captura puede ser una sonda de captura específica de gen que se hibrida, por ejemplo, con un ARNm o ADNc específicamente buscado en una muestra, tal como una sonda oligonucleótídica de TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) (Illumina, Inc.). Una sonda de captura puede ser una pluralidad de sondas de captura, por ejemplo, una pluralidad de sondas de captura iguales o diferentes. In some embodiments, nucleic acids from a tissue sample are transferred to and captured on a matrix. For example, a section of tissue is contacted with a matrix and the nucleic acid is captured on the matrix and marked with a spatial address. The spatially tagged DNA molecules are released from the array and analyzed, for example, by high-throughput next-generation sequencing (NGS), such as sequencing-by-synthesis. SBS). In some embodiments, a nucleic acid in a tissue section (eg, a formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue section) is transferred to an array and captured on the array by hybridization with a capture probe. In some embodiments, a capture probe can be a universal capture probe that hybridizes, for example, to an adapter region in a nucleic acid sequencing library, or to the poly-A tail of an mRNA. In some embodiments, the capture probe can be a gene-specific capture probe that hybridizes, for example, to a specifically targeted mRNA or cDNA in a sample, such as a TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) oligonucleotide probe (Illumina , Inc). A capture probe can be a plurality of capture probes, eg, a plurality of the same or different capture probes.

En algunas realizaciones, un ácido nucleico en una sección de tejido (por ejemplo, una sección de FFPE) se transfiere a una matriz y se captura sobre la matriz mediante acoplamiento monocatenario con un oligonucleótido adaptador universal. Por ejemplo, los oligonucleótidos adaptadores universales que incluyen direcciones espaciales pueden inmovilizarse sobre una matriz de esferas. Pueden acoplarse dianas de ácido nucleico monocatenario a los adaptadores para su captura. El ácido nucleico puede comprender ADNc o amplicones de ADN genómico. Los adaptadores universales se pueden utilizar para capturar de ADNc o amplicones de ADN específico de gen. La orientación de los adaptadores universales sobre la matriz (por ejemplo, matriz de esferas) se puede controlar para capturar las regiones 3' y 5' de los ácidos nucleicos diana.In some embodiments, a nucleic acid in a tissue section (eg, an FFPE section) is transferred to an array and captured on the array by single-stranded coupling with a universal adapter oligonucleotide. For example, universal adapter oligonucleotides that include spatial directions can be immobilized on an array of beads. Single-stranded nucleic acid targets can be coupled to the adapters for capture. The nucleic acid may comprise cDNA or genomic DNA amplicons. Universal adapters can be used to capture gene-specific DNA cDNAs or amplicons. The orientation of the universal adapters on the array (eg, array of beads) can be controlled to capture the 3' and 5' regions of the target nucleic acids.

En algunas realizaciones, se puede integrar una matriz de captura (es decir, una matriz de sitios de captura) con un sistema electroforétiIn some embodiments, a capture array (ie, an array of capture sites) can be integrated with an electrophoretic system.

sitio de captura sobre la matriz. La transferencia electroforética de los ácidos nucleicos puede mantener la resolución espacial sobre el contexto del tejido limitando la difusión de moléculas de ácido nucleico lejos de su ubicación de origen durante la transferencia y reduciendo así la pérdida de ácidos nucleicos entre los sitios de captura.capture site on the matrix. Electrophoretic transfer of nucleic acids can maintain spatial resolution over the tissue context by limiting the diffusion of nucleic acid molecules away from their location of origin during transfer and thus reducing loss of nucleic acids between capture sites.

En algunas realizaciones, se usa un sistema de indexación (direccionamiento) combinatorio para proporcionar información espacial para el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. El sistema de indexación combinatoria puede implicar el uso de dos o más secuencias de direcciones espaciales (por ejemplo, dos, tres, cuatro, cinco o más secuencias de dirección espacial).In some embodiments, a combinatorial indexing (addressing) system is used to provide spatial information for analysis of nucleic acids in a tissue sample. The combinatorial indexing system may involve the use of two or more spatial address sequences (eg two, three, four, five or more spatial address sequences).

En algunas realizaciones, se incorporan dos secuencias de dirección espacial en un ácido nucleico durante la preparación de una biblioteca de secuenciación. Se puede usar una primera dirección espacial para definir una cierta posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión X sobre una matriz de captura y se puede usar una segunda secuencia de dirección espacial para definir una posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión Y sobre la matriz de captura. Durante la secuenciación de la biblioteca, se pueden determinar las secuencias de direcciones espaciales X e Y y se puede analizar la información de la secuencia para definir la posición específica sobre la matriz de captura.In some embodiments, two spatial address sequences are incorporated into a nucleic acid during the preparation of a sequencing library. A first spatial address can be used to define a certain position (i.e., a capture site) in the X dimension on a capture matrix and a second spatial address sequence can be used to define a position (i.e., a capture site) capture) in the Y dimension over the capture matrix. During library sequencing, the X and Y spatial address sequences can be determined and the sequence information can be analyzed to define the specific position on the capture array.

En algunas realizaciones, se incorporan tres secuencias de dirección espacial en un ácido nucleico durante la preparación de una biblioteca de secuenciación. Se puede usar una primera dirección espacial para definir una cierta posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión X sobre una matriz de captura, se puede usar una segunda secuencia de dirección espacial para definir una posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión Y sobre la matriz de captura, y se puede usar una tercera secuencia de dirección espacial para definir una posición de una sección de muestra bidimensional (por ejemplo, la posición de un corte de una muestra de tejido) en una muestra (por ejemplo, una biopsia de tejido) para proporcionar posición información espacial en la tercera dimensión (dimensión Z) de una muestra. Durante la secuenciación de la biblioteca, se pueden determinar las secuencias de direcciones espaciales X, Y y Z y se puede analizar la información de la secuencia para definir la posición específica en la matriz de captura.In some embodiments, three spatial address sequences are incorporated into a nucleic acid during the preparation of a sequencing library. A first spatial address can be used to define a certain position (i.e. a capture site) in the X dimension over a capture matrix, a second spatial address sequence can be used to define a position (i.e. a site capture) in the Y dimension over the capture matrix, and a third spatial address sequence can be used to define a position of a two-dimensional sample section (for example, the position of a slice of a tissue sample) in a sample (for example, a tissue biopsy) to provide positional spatial information in the third dimension (Z dimension) of a sample. During library sequencing, the X, Y, and Z spatial address sequences can be determined and the sequence information can be analyzed to define the specific position in the capture array.

En algunas realizaciones, una secuencia de dirección temporal (T) se incorpora opcionalmente en un ácido nucleico durante la preparación de una biblioteca de secuenciación. En algunas realizaciones, la secuencia de dirección temporal se puede combinar con dos o tres secuencias de dirección espacial. La secuencia de dirección temporal se puede utilizar, por ejemplo, en el contexto de un experimento de desarrollo en el tiempo para determinar cambios dependientes del tiempo en la expresión génica en una muestra de tejido. Los cambios dependientes del tiempo en la expresión génica pueden aparecer en una muestra de tejido, por ejemplo, en respuesta a un estímulo químico, biológico o físico (por ejemplo, una toxina, un fármaco o calor). Las muestras de ácido nucleico obtenidas en diferentes momentos de muestras de tejido comparables (por ejemplo, cortes proximales de una muestra de tejido) pueden agruparse y secuenciarse de modo masivo. Se puede usar una primera dirección espacial opcional para definir una cierta posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión X en una matriz de captura, se puede usar una segunda secuencia de dirección espacial opcional para definir una posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión Y en la matriz de captura y se puede usar una tercera secuencia de dirección espacial opcional para definir una posición de una sección de muestra bidimensional (por ejemplo, la posición de un corte de una muestra de tejido) en una muestra (por ejemplo, una biopsia de tejido) para proporcionar información espacial posicional en la tercera dimensión (dimensión Z) de la muestra. Durante la secuenciación de la biblioteca, se determinan las secuencias de direcciones T, X, Y y Z y la información de la secuencia se analiza para definir la posición X, Y (y opcionalmente Z) específica sobre la matriz de captura para cada momento (T).In some embodiments, a temporary address sequence (T) is optionally incorporated into a nucleic acid during preparation of a sequencing library. In some embodiments, the temporal address sequence may be combined with two or three spatial address sequences. The temporal targeting sequence can be used, for example, in the context of a developmental experiment over time to determine time-dependent changes in gene expression in a tissue sample. Time-dependent changes in gene expression can appear in a tissue sample, for example, in response to a chemical, biological, or physical stimulus (eg, a toxin, drug, or heat). Nucleic acid samples obtained at different times from comparable tissue samples (eg, proximal sections of a tissue sample) can be pooled and mass sequenced. An optional first spatial address sequence can be used to define a certain position (i.e., a capture site) in the X dimension in a capture matrix, an optional second spatial address sequence can be used to define a position (i.e., a capture site) in the Y dimension in the capture matrix and an optional third spatial address sequence can be used to define a position of a two-dimensional sample section (for example, the position of a slice of a tissue sample) in a sample (eg, a tissue biopsy) to provide positional spatial information in the third dimension (Z dimension) of the sample. During library sequencing, the T, X, Y, and Z address sequences are determined and the sequence information is analyzed to define the specific X, Y (and optionally Z) position on the capture matrix for each time point ( T).

Las secuencias de direcciones X, Y y, opcionalmente, Z y/o T pueden ser secuencias de ácido nucleico consecutivas o las secuencias de direcciones pueden estar separadas por uno o más ácidos nucleicos (por ejemplo, 2 o más, 3 o más, 10 o más , 30 o más, 100 o más, 300 o más, o 1.000 o más). En algunas realizaciones, las secuencias de direcciones X, Y y, opcionalmente, Z y/o T pueden ser cada una individual e independientemente secuencias de ácido nucleico combinatorias.The X, Y, and optionally Z and/or T address sequences may be consecutive nucleic acid sequences or the address sequences may be separated by one or more nucleic acids (eg, 2 or more, 3 or more, 10 or more, 30 or more, 100 or more, 300 or more, or 1,000 or more). In some embodiments, the X, Y, and optionally Z and/or T address sequences may each individually and independently be combinatorial nucleic acid sequences.

En algunas realizaciones, la longitud de las secuencias de dirección (por ejemplo, X, Y, Z o T) puede ser individual e independientemente 100 ácidos nucleicos o menos, 90 ácidos nucleicos o menos, 80 ácidos nucleicos o menos, 70 ácidos nucleicos o menos, 60 ácidos nucleicos o menos, 50 ácidos nucleicos o menos, 40 ácidos nucleicos o menos, 30 ácidos nucleicos o menos, 20 ácidos nucleicos o menos, 15 ácidos nucleicos o menos, 10 ácidos nucleicos o menos, 8 ácidos nucleicos o menos, 6 ácidos nucleicos o menos, o 4 ácidos nucleicos o menos. La longitud de dos o más secuencias de direcciones en un ácido nucleico puede ser igual o diferente. Por ejemplo, si la longitud de la secuencia de dirección X es de 10 ácidos nucleicos, la longitud de la secuencia de dirección Y puede ser, por ejemplo, 8 ácidos nucleicos, 10 ácidos nucleicos o 12 ácidos nucleicos.In some embodiments, the length of the address sequences (eg, X, Y, Z, or T) may individually and independently be 100 or fewer nucleic acids, 90 or fewer nucleic acids, 80 or fewer nucleic acids, 70 or fewer nucleic acids. less, 60 nucleic acids or less, 50 nucleic acids or less, 40 nucleic acids or less, 30 nucleic acids or less, 20 nucleic acids or less, 15 nucleic acids or less, 10 nucleic acids or less, 8 nucleic acids or less, 6 nucleic acids or less, or 4 nucleic acids or less. The length of two or more address sequences in a nucleic acid may be the same or different. For example, if the length of the address sequence X is 10 nucleic acids, the length of address sequence Y may be, for example, 8 nucleic acids, 10 nucleic acids or 12 nucleic acids.

Las secuencias de direcciones, por ejemplo, secuencias de dirección espacial tales como X o Y, pueden ser secuencias degeneradas parcial o totalmente.Address sequences, eg, spatial address sequences such as X or Y, may be partially or fully degenerate sequences.

En algunas realizaciones, las sondas de captura con direcciones espaciales sobre una matriz se pueden liberar de la matriz a una sección de tejido para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales. En algunas realizaciones, una sonda de captura comprende una secuencia de cebador aleatorio para la síntesis in situ de ADNc marcado espacialmente a partir de ARN en la sección de tejido. En algunas realizaciones, una sonda de captura es una sonda oligonucleotídica de TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) (Illumina, Inc.) para capturar y marcar espacialmente el ADN genómico en la sección de tejido. Las moléculas de ácido nucleico marcadas espacialmente (por ejemplo, ADNc o ADN genómico) se recuperan de la sección de tejido y se procesan en reacciones de un solo tubo para generar una biblioteca de amplicones marcada espacialmente.In some embodiments, spatially targeted capture probes on an array can be delivered from the array to a tissue section for generation of a spatially targeted sequencing library. In some embodiments, a capture probe comprises a random primer sequence for in situ synthesis of spatially labeled cDNA from RNA in the tissue section. In some embodiments, a capture probe is a TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) oligonucleotide probe (Illumina, Inc.) for capturing and spatially labeling genomic DNA in the tissue section. Spatially labeled nucleic acid molecules (eg, cDNA or genomic DNA) are recovered from the tissue section and processed in one-tube reactions to generate a spatially labeled amplicon library.

En algunas realizaciones, se pueden usar nanopartículas magnéticas para capturar ácido nucleico (por ejemplo, ADNc sintetizado in situ) en una muestra de tejido para la generación de una biblioteca con direcciones espaciales.In some embodiments, magnetic nanoparticles can be used to capture nucleic acid (eg, cDNA synthesized in situ) in a tissue sample for generation of a spatially targeted library.

En algunas realizaciones, la detección espacial y el análisis del ácido nucleico en una muestra de tejido se pueden realizar con un accionador de gotitas.In some embodiments, spatial detection and analysis of nucleic acid in a tissue sample can be performed with a droplet driver.

4.1 Generación de matrices4.1 Matrix generation

En un aspecto, en la presente se proporcionan matrices de captura que comprenden sondas de captura codificadas espacialmente. Las sondas de captura codificadas espacialmente sobre las sondas de captura se pueden inmovilizar, por ejemplo, sobre un sustrato de vidrio plano o sobre una pluralidad de esferas.In one aspect, capture arrays comprising spatially encoded capture probes are provided herein. The spatially encoded capture probes on the capture probes can be immobilized, for example, on a flat glass substrate or on a plurality of spheres.

La figura 1A ilustra una vista en planta de un ejemplo de realización de una matriz de captura 100 para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido. La matriz de captura 100 comprende una disposición (por ejemplo, filas y columnas) de sitios de captura 105 sobre un soporte sólido 110. En algunas realizaciones, el soporte sólido 110 es un sustrato de vidrio plano. En algunas realizaciones, el soporte sólido 110 es una esfera (por ejemplo, ver la figura 1C). Al menos una sonda de captura 115 está inmovilizada a cada uno de los sitios de captura 105 de la matriz de captura 100, como se muestra en la figura 1B. Es decir, la figura 1B ilustra una vista lateral de un sitio de captura 105 de la matriz de captura 100, en el que el único sitio de captura 105 comprende al menos una sonda de captura 115 para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido. La figura 1B muestra una sonda de captura 115 inmovilizada sobre la superficie del soporte sólido 110. En esta realización, se muestra una única sonda de captura 115, pero cualquier número de sondas de captura 115 puede inmovilizarse en el soporte sólido 110 en cada sitio de captura 105. La sonda de captura 115 puede comprender opcionalmente una secuencia escindible en una región escindible 120, una secuencia de cebador de SBS en un sitio de unión al cebador de SBS 125, una secuencia de dirección espacial en una región de dirección espacial 130 y una secuencia de captura en una región de captura 135. Puede utilizarse una región escindible 120 para liberar el ácido nucleico capturado de la matriz de captura 100 de manera que la región de dirección espacial 130 esté incluida en el ácido nucleico liberado y el ácido nucleico esté "marcado". La región de cebador de SBS 125 puede comprender una secuencia del cebador de SBS (por ejemplo, SBS12 o SBS3) que puede usarse en un proceso de secuenciación por síntesis (SBS). Como alternativa, la secuencia del cebador de SBS 125 o alguna porción de la misma puede añadirse posteriormente, por ejemplo, mediante acoplamiento o mediante síntesis por PCR. La región de cebador de SBS 125 también se puede usar en una reacción de amplificación para generar una biblioteca de secuenciación como se describe con más detalle con referencia a la figura 12 y la figura 13. La región de dirección espacial 130 corresponde con la posición de la sonda de captura 115 en la matriz de captura 100. Cada sonda de captura 115 en un sitio de captura 105 comprende una región de dirección espacial exclusiva 130. La posición de la sonda de captura 115 en la matriz de captura 100 puede correlacionarse con una posición en la muestra de tejido.Figure 1A illustrates a plan view of an exemplary embodiment of a capture array 100 for capturing a nucleic acid in a tissue sample. Capture matrix 100 comprises an array (eg, rows and columns) of capture sites 105 on solid support 110. In some embodiments, solid support 110 is a flat glass substrate. In some embodiments, solid support 110 is a sphere (eg, see Figure 1C). At least one capture probe 115 is immobilized to each of the capture sites 105 of the capture array 100, as shown in Figure 1B. That is, Figure 1B illustrates a side view of a capture site 105 of the capture array 100, wherein the single capture site 105 comprises at least one capture probe 115 for capturing a nucleic acid in a sample. of tissue. Figure 1B shows a capture probe 115 immobilized on the surface of solid support 110. In this embodiment, a single capture probe 115 is shown, but any number of capture probes 115 can be immobilized on solid support 110 at each site of capture. capture 105. The capture probe 115 may optionally comprise a cleavable sequence in a cleavable region 120, an SBS primer sequence in an SBS primer binding site 125, a spatial address sequence in a spatial address region 130 and a capture sequence in a capture region 135. A cleavable region 120 may be used to release the captured nucleic acid from the capture matrix 100 such that the spatial address region 130 is included in the released nucleic acid and the nucleic acid is "marked". The SBS primer region 125 can comprise an SBS primer sequence (eg, SBS12 or SBS3) that can be used in a sequencing-by-synthesis (SBS) process. Alternatively, the SBS 125 primer sequence or some portion thereof may be added later, for example, by ligation or by PCR synthesis. The SBS primer region 125 can also be used in an amplification reaction to generate a sequencing library as described in more detail with reference to Figure 12 and Figure 13. The spatial address region 130 corresponds to the position of capture probe 115 in capture array 100. Each capture probe 115 at a capture site 105 comprises a unique spatial address region 130. The position of capture probe 115 in capture array 100 can be correlated with a position in the tissue sample.

La región de captura 135 puede ser, por ejemplo, una región de captura universal (general). En algunas realizaciones, la región de captura 135 comprende un oligonucleótido poli-T que puede usarse para capturar el ARNm total en una muestra de tejido como se describe con más detalle con referencia a la figura 3. En algunas realizaciones, la región de captura 135 es una región de captura universal que puede usarse para capturar ADNc sintetizado por transcripción inversa in situ de ARN como se describe con más detalle con referencia a la figura 6. En algunas realizaciones, la región de captura 135 es una región de captura universal que se puede usar para capturar amplicones de ADN genómico como se describe con más detalle con referencia a la figura 9 y la figura 10.Capture region 135 may be, for example, a universal (general) capture region. In some embodiments, capture region 135 comprises a poly-T oligonucleotide that can be used to capture total mRNA in a tissue sample as described in more detail with reference to Figure 3. In some embodiments, capture region 135 is a universal capture region that can be used to capture cDNAs synthesized by in situ reverse transcription of RNA as described in more detail with reference to Figure 6. In some embodiments, capture region 135 is a universal capture region that is can be used to capture amplicons from genomic DNA as described in more detail with reference to Figure 9 and Figure 10.

En algunas realizaciones, la región de captura 135 es una región de captura específica de un gen o de una diana que se puede usar para capturar un ácido nucleico específico en una muestra de tejido. Cada sonda de captura 115 en la matriz de captura 100 puede comprender una o más regiones de captura específicas de genes exclusivas 135. La publicación de patente de EE. UU. n.° de publicación 2015148239, presentada el 22 de septiembre, 2014, de Peter et al., describe cebadores de PCR escindibles en los que cada sonda incluye múltiples cebadores escindibles, y que pueden emplearse en esta y otras realizaciones descritas en el presente documento. Diferentes sondas de captura 115 en la matriz de captura 110 pueden tener la misma región de captura específica de gen o pueden ser diferentes regiones de captura específicas de gen. En algunas realizaciones, el ácido nucleico en la muestra de tejido es un ARNm específico de gen como se describe con más detalle con referencia a la figura 4. En algunas realizaciones, el ácido nucleico en la muestra de tejido es un ADNc específico de gen sintetizado mediante transcripción inversa in situ de ARN como se describe con más detalle con referencia a la figura 7. En algunas realizaciones (no se muestra), la región de captura 135 es una región específica de gen que puede usarse para capturar amplicones de ADN genómico. In some embodiments, capture region 135 is a gene- or target-specific capture region that can be used to capture a specific nucleic acid in a tissue sample. Each capture probe 115 in capture array 100 may comprise one or more unique gene-specific capture regions 135. U.S. Patent Publication Publication No. 2015148239, filed September 22, 2014, Peter et al. describe cleavable PCR primers in which each probe includes multiple cleavable primers, and which can be used in this and other embodiments described herein. Different capture probes 115 in capture array 110 may have the same gene-specific capture region or may be different gene-specific capture regions. In some embodiments, the nucleic acid in the tissue sample is a Gene-specific mRNA as described in more detail with reference to Figure 4 . In some embodiments, the nucleic acid in the tissue sample is a gene-specific cDNA synthesized by in situ reverse transcription of RNA as described in more detail with Refer to Figure 7. In some embodiments (not shown), capture region 135 is a gene-specific region that can be used to capture amplicons from genomic DNA.

Las sondas pueden ponerse en contacto con tejido colocando el tejido directamente sobre la superficie que comprende las sondas; colocando el tejido sobre una sustancia, como un filtro o un gel o una capa fina de tampón , separando el tejido de las sondas de manera que los ácidos nucleicos diana puedan difundirse desde el tejido, a través de la sustancia hacia las sondas; colocando el tejido sobre una sustancia tal como un filtro o un gel o una fina de tampón fina que separa el tejido de las sondas de modo que las sondas puedan difundirse desde la superficie que comprende las sondas, a través de la sustancia hasta las dianas; extrayendo las dianas del tejido hacia un sustrato intermedio (por ejemplo, un gel, filtro, sustrato sólido o combinaciones de los anteriores), que luego se coloca sobre la superficie que soporta las sondas; y combinaciones de los anteriores. En cada caso, la técnica se selecciona para mantener sustancialmente la información que codifica la orientación espacial de las dianas en la muestra.The probes can be contacted with tissue by placing the tissue directly on the surface comprising the probes; placing the tissue over a substance, such as a filter or a gel or a thin layer of buffer, separating the tissue from the probes so that target nucleic acids can diffuse from the tissue, through the substance, to the probes; placing the tissue on a substance such as a filter or a gel or a fine buffer layer that separates the tissue from the probes so that the probes can diffuse from the surface comprising the probes, through the substance to the targets; extracting the targets from the tissue onto an intermediate substrate (eg, a gel, filter, solid substrate, or combinations of the foregoing), which is then placed on the probe-bearing surface; and combinations of the above. In each case, the technique is selected to substantially maintain the information encoding the spatial orientation of the targets in the sample.

La figura 1C ilustra una vista lateral de una realización de una esfera de captura universal 150 para la captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido. En algunas realizaciones, hay una esfera de captura universal 150 en cada uno de los sitios de captura 105 de la matriz de captura 100. Por ejemplo, las esferas de captura universales 150 pueden depositarse en pocillos sobre un soporte sólido 110 (por ejemplo, un sustrato de vidrio). La esfera de captura universal 150 comprende una esfera 155. Un oligonucleótido adaptador universal 160 está inmovilizado sobre la superficie de la esfera 155. El oligonucleótido adaptador universal 160 es esencialmente el mismo que la sonda de captura 115 de la figura 1B excepto que se omite la región de captura 135, es decir, el oligonucleótido de adaptador universal 160 comprende sólo la región escindible 120, la región de cebador de SBS 125 y la región de dirección espacial 130. La región de cebador de SBS 125 puede comprender, por ejemplo, una secuencia SBS12 o una secuencia SBS3. En esta realización, se muestra un único oligonucleótido adaptador universal 160, pero se puede inmovilizar cualquier número de oligonucleótidos adaptadores universales 160 sobre la esfera 155. La esfera de captura universal 150 se puede usar para capturar un ácido nucleico en una muestra de tejido mediante acoplamiento monocatenario de un ácido nucleico diana (por ejemplo, ADNc o amplicones de ADN genómico) al oligonucleótido adaptador universal 160 como se describe con más detalle con referencia a las figuras 12 a 15.Figure 1C illustrates a side view of one embodiment of a universal capture sphere 150 for capturing a nucleic acid in a tissue sample. In some embodiments, there is a universal capture bead 150 at each of the capture sites 105 of the capture array 100. For example, the universal capture beads 150 may be deposited in wells on a solid support 110 (eg, a solid support). glass substrate). Universal capture bead 150 comprises bead 155. A universal adapter oligonucleotide 160 is immobilized on the surface of bead 155. Universal adapter oligonucleotide 160 is essentially the same as capture probe 115 of Figure 1B except that the capture region 135, i.e., universal adapter oligonucleotide 160 comprises only the cleavable region 120, the SBS primer region 125, and the spatial address region 130. The SBS primer region 125 may comprise, for example, a SBS12 sequence or an SBS3 sequence. In this embodiment, a single universal adapter oligonucleotide 160 is shown, but any number of universal adapter oligonucleotides 160 can be immobilized on bead 155. Universal capture bead 150 can be used to capture a nucleic acid in a tissue sample by coupling single strand of a target nucleic acid (eg, cDNA or genomic DNA amplicons) to the universal adapter oligonucleotide 160 as described in more detail with reference to Figures 12 to 15.

Se puede producir una matriz de captura específica de gen, tal como una matriz de esferas con una pluralidad de sondas de captura específicas de gen sobre cada esfera, usando una estrategia basada en el acoplamiento. Por ejemplo, una matriz de esferas puede diseñarse para tener 1 millón de direcciones espaciales sobre una esfera. La matriz puede diseñarse para capturar ácido nucleico de 1000 genes. Para capturar el ácido nucleico de 1000 genes sobre una esfera diseñada para tener 1 millón de direcciones espaciales se requerirían mil millones de sondas de captura (es decir, 1000 genes x 1 millón de direcciones espaciales = mil millones de oligonucleótidos de captura). Para evitar la síntesis de mil millones de sondas de captura, se puede acoplar un conjunto de oligonucleótidos que representan regiones de captura específicas de genes (por ejemplo, región de captura 135) sobre sondas de captura con direcciones espaciales que comprenden la región de escisión 120, la región de cebador de SBS 125 y la región de dirección espacial 130 (por ejemplo, oligonucleótidos que representan 1.000 regiones de captura específicas de genes 1 millón de regiones de direcciones espaciales = 1,1 millones de sondas de captura). En algunas realizaciones, el conjunto de regiones de captura específicas de genes se acopla con las sondas de captura con direcciones espaciales usando una estrategia de acoplamiento enzimática. En algunas realizaciones, el conjunto de regiones de captura específicas de genes se acopla con las sondas de captura con direcciones espaciales usando una estrategia de acoplamiento químico.A gene-specific capture array, such as an array of beads with a plurality of gene-specific capture probes on each bead, can be produced using a docking-based approach. For example, an array of spheres can be designed to have 1 million spatial directions on a sphere. The array can be designed to capture nucleic acid from 1000 genes. To capture the nucleic acid of 1,000 genes on a sphere designed to have 1 million spatial directions, one billion capture probes would be required (ie, 1,000 genes x 1 million spatial directions = 1 billion capture oligonucleotides). To avoid the synthesis of a billion capture probes, a set of oligonucleotides representing gene-specific capture regions (e.g., capture region 135) can be docked onto capture probes with spatial directions that comprise the cleavage region 120 , SBS primer region 125, and spatial address region 130 (eg, oligonucleotides representing 1,000 gene-specific capture regions 1 million spatial address regions = 1.1 million capture probes). In some embodiments, the set of gene-specific capture regions is coupled to the spatially directional capture probes using an enzymatic docking strategy. In some embodiments, the set of gene-specific capture regions is coupled to the spatially directional capture probes using a chemical docking strategy.

También se puede usar una estrategia basada en el acoplamiento para producir una pluralidad de direcciones espaciales para una matriz de esferas. La estrategia actual para producir una matriz de esferas con direcciones espaciales requiere la síntesis de cada oligonucleótido de forma independiente para cada dirección espacial diferenciada (por ejemplo, 1 millón de direcciones espaciales requiere la síntesis de 1 millón de oligonucleótidos). Para evitar la síntesis de 1 millón de oligonucleótidos, se puede utilizar una estrategia combinatoria. Por ejemplo, se sintetizan tres subconjuntos diferenciados de oligonucleótidos con secuencias exclusivas (por ejemplo, subconjunto A con 100 secuencias exclusivas, subconjunto B con 100 secuencias exclusivas y subconjunto C con 100 secuencias exclusivas) y se utilizan en una reacción de acoplamiento combinatorio, por ejemplo, 100 subconjunto A x 100 subconjunto B x 100 subconjunto C = 1 millón de oligonucleótidos con direcciones espaciales diferenciadas. La estrategia combinatoria requiere la síntesis de solo 300 oligonucleótidos diferentes.A coupling-based strategy can also be used to produce a plurality of spatial directions for an array of spheres. The current strategy for producing an array of spatially directional spheres requires the synthesis of each oligonucleotide independently for each distinct spatial direction (eg, 1 million spatial directions requires the synthesis of 1 million oligonucleotides). To avoid the synthesis of 1 million oligonucleotides, a combinatorial strategy can be used. For example, three distinct subsets of oligonucleotides with unique sequences (eg, subset A with 100 unique sequences, subset B with 100 unique sequences, and subset C with 100 unique sequences) are synthesized and used in a combinatorial coupling reaction, e.g. , 100 subset A x 100 subset B x 100 subset C = 1 million oligonucleotides with different spatial directions. The combinatorial strategy requires the synthesis of only 300 different oligonucleotides.

En algunas realizaciones, se puede usar una estrategia de hibridación y extensión para producir sondas de captura específicas de genes con direcciones espaciales. Por ejemplo, se sintetiza un conjunto "X" de 1.000 oligonucleótidos con direcciones espaciales exclusivas. Se sintetiza un segundo conjunto "Y" de 1000 oligonucleótidos que captura individualmente un gen exclusivo y que puede hibridarse para formar oligonucleótidos del conjunto "X". Cada oligonucleótido individual de los oligonucleótidos del conjunto "Y" se hibrida con oligonucleótidos del conjunto “X” y se realiza una reacción de extensión. Con esta estrategia, se requiere la síntesis de 2000 oligonucleótidos para generar 1 millón de sondas de captura diferentes (1000 secuencias de dirección espacial exclusivas apareadas individualmente con 1000 secuencias de captura específicas de genes diferentes). Usando la síntesis general de oligonucleótidos, la producción de 1000 sondas de captura específicas de genes, cada una con 1000 direcciones espaciales diferentes, requeriría la síntesis de 1 millón de oligonucleótidos (1000 genes x 1000 direcciones). In some embodiments, a hybridization and extension strategy can be used to produce spatially targeted gene-specific capture probes. For example, a set "X" of 1,000 oligonucleotides with unique spatial addresses is synthesized. A second "Y" pool of 1000 oligonucleotides is synthesized that individually captures a unique gene and can be annealed to form "X" pool oligonucleotides. Each individual oligonucleotide of the "Y" pool oligonucleotides is annealed to "X" pool oligonucleotides and an extension reaction is performed. With this strategy, the synthesis of 2000 oligonucleotides is required to generate 1 million different capture probes (1000 unique spatial address sequences individually paired with 1000 different gene-specific capture sequences). Using general oligonucleotide synthesis, the production of 1,000 gene-specific capture probes, each with 1,000 different spatial directions, would require the synthesis of 1 million oligonucleotides (1,000 genes x 1,000 directions).

Las esferas que comprenden las sondas pueden ponerse en contacto con el tejido colocando el tejido directamente sobre la superficie que comprende las esferas; colocar el tejido sobre una sustancia, tal como un filtro o un gel o una capa fina de tampón , separando el tejido de las esferas de manera que los ácidos nucleicos diana puedan difundirse desde el tejido, a través de la sustancia hasta las sondas; colocando el tejido sobre una sustancia tal como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa el tejido de las sondas de manera que las sondas puedan difundirse desde las esferas, a través de la sustancia hasta las dianas; extrayendo las dianas del tejido sobre un sustrato intermedio (por ejemplo, un gel, filtro, sustrato sólido o combinaciones de los anteriores), que luego se coloca sobre la superficie que soporta las esferas; depositando las esferas directamente en el tejido; y combinaciones de los anteriores. En cada caso, la técnica se selecciona para mantener sustancialmente la información que codifica la orientación espacial de las dianas en la muestra.The beads comprising the probes can be contacted with tissue by placing the tissue directly on the surface comprising the beads; placing the tissue over a substance, such as a filter or a gel or a thin layer of buffer, separating the tissue from the beads so that target nucleic acids can diffuse from the tissue, through the substance to the probes; placing the tissue on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue from the probes so that the probes can diffuse from the beads, through the substance to the targets; extracting the targets from the tissue onto an intermediate substrate (eg, a gel, filter, solid substrate, or combinations of the foregoing), which is then placed on the bead-bearing surface; depositing the spheres directly on the fabric; and combinations of the above. In each case, the technique is selected to substantially maintain the information encoding the spatial orientation of the targets in the sample.

4.2 Detección espacial y análisis del ácido nucleico en una muestra de tejido4.2 Spatial detection and analysis of nucleic acid in a tissue sample

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra.In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a sample is provided herein.

La figura 2 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método 200 de detección espacial y análisis de un ácido nucleico en una muestra de tejido. El método 200 puede incluir, entre otros, algunas o todas las siguientes etapas. Figure 2 illustrates a flow chart of one embodiment of a method 200 for spatial detection and analysis of a nucleic acid in a tissue sample. Method 200 may include, but is not limited to, some or all of the following steps.

En una etapa 210, se prepara una muestra de tejido para su análisis. En algunas realizaciones, la muestra de tejido es una muestra de tejido FFPE que se secciona sobre un portaobjetos. Otros ejemplos incluyen tejido fresco, tejido congelado, etc.In a step 210, a tissue sample is prepared for analysis. In some embodiments, the tissue sample is an FFPE tissue sample that is sectioned onto a slide. Other examples include fresh tissue, frozen tissue, etc.

En una etapa 215, se realiza la bioquímica in situ en la sección de tejido para facilitar la manipulación posterior de un ácido nucleico en la muestra. En algunas realizaciones, se usa una reacción de transcripción inversa in situ para sintetizar ADNc a partir de ARNm diana en la muestra de tejido. En algunas realizaciones, se puede usar una reacción de amplificación in situ para producir múltiples amplicones de ADN genómico a partir de genes diana en la muestra de tejido. En algunas realizaciones, no hay una etapa de bioquímica in situ, y la síntesis de ADNc se realiza después de la captura o extracción del ARN del tejido.In a step 215, in situ biochemistry is performed on the tissue section to facilitate subsequent manipulation of a nucleic acid in the sample. In some embodiments, an in situ reverse transcription reaction is used to synthesize cDNA from target mRNA in the tissue sample. In some embodiments, an in situ amplification reaction can be used to produce multiple genomic DNA amplicons from target genes in the tissue sample. In some embodiments, there is no in situ biochemistry step, and cDNA synthesis is performed after RNA capture or extraction from tissue.

En una etapa 220, el ácido nucleico diana en la sección de tejido se transfiere a una matriz de modo que la posición de un ácido nucleico sobre la matriz pueda correlacionarse con una posición en la sección de tejido. En algunas realizaciones, el ácido nucleico diana comprende un ARNm. En algunas realizaciones, el ácido nucleico diana comprende un ADNc sintetizado in situ. En algunas realizaciones, el ácido nucleico comprende amplicones de ADN genómico generados por amplificación in situ. En algunas realizaciones, la matriz es una matriz de sitios de captura, como los sitios de captura 105 de la matriz de captura 100 mostrados en la figura 1A y la figura 1B. En algunas realizaciones, la matriz es una matriz de esferas (por ejemplo, esferas de captura universales 150 de la figura 1C) que incluyen una pluralidad de sondas de captura. Otros ejemplos de una matriz incluyen una matriz de pocillos o poros o proyecciones o una celda de flujo de secuenciación que incluye una pluralidad de sondas de captura. El ácido nucleico se puede capturar sobre la matriz, por ejemplo, hibridando el ácido nucleico con las sondas de captura sobre la matriz. En algunas realizaciones, el ácido nucleico se puede capturar sobre la matriz mediante acoplamiento monocatenario del ácido nucleico sobre oligonucleótidos adaptadores universales.In a step 220, the target nucleic acid in the tissue section is transferred to an array such that the position of a nucleic acid on the array can be correlated to a position in the tissue section. In some embodiments, the target nucleic acid comprises an mRNA. In some embodiments, the target nucleic acid comprises a cDNA synthesized in situ. In some embodiments, the nucleic acid comprises genomic DNA amplicons generated by in situ amplification. In some embodiments, the array is an array of capture sites, such as capture sites 105 of capture array 100 shown in Figure 1A and Figure 1B. In some embodiments, the array is an array of beads (eg, universal capture beads 150 of Figure 1C) that include a plurality of capture probes. Other examples of an array include an array of wells or pores or projections or a sequencing flow cell that includes a plurality of capture probes. The nucleic acid can be captured on the array, for example, by hybridizing the nucleic acid with the capture probes on the array. In some embodiments, the nucleic acid can be captured on the matrix by single-stranded coupling of the nucleic acid onto universal adapter oligonucleotides.

En esta y otras realizaciones descritas en el presente documento, las sondas pueden ponerse en contacto con el ácido nucleico diana colocando el tejido directamente sobre la superficie que comprende las sondas; colocando el tejido sobre una sustancia tal como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa el tejido de las sondas de modo que el ácido nucleico diana pueda difundirse desde el tejido, a través de la sustancia hasta las sondas; colocando el tejido sobre una sustancia, tal como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa el tejido de las sondas de manera que las sondas puedan difundirse desde la superficie que comprende las sondas, a través de la sustancia hasta el ácido nucleico diana; extrayendo el ácido nucleico diana del tejido sobre un sustrato intermedio (por ejemplo, un gel, filtro, sustrato sólido o combinaciones de los anteriores), que luego se coloca sobre la superficie que soporta las sondas; y combinaciones de los anteriores. En cada caso, la técnica se selecciona para mantener sustancialmente la información que codifica la orientación espacial de las dianas en la muestra.In this and other embodiments described herein, the probes can be contacted with the target nucleic acid by placing the tissue directly on the surface comprising the probes; placing the tissue on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue from the probes so that the target nucleic acid can diffuse from the tissue, through the substance to the probes; placing the tissue on a substance, such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue from the probes so that the probes can diffuse from the surface comprising the probes, through the substance to the acid target nucleic; extracting the target nucleic acid from the tissue onto an intermediate substrate (eg, a gel, filter, solid substrate, or combinations of the foregoing), which is then placed on the probe-bearing surface; and combinations of the above. In each case, the technique is selected to substantially maintain the information encoding the spatial orientation of the targets in the sample.

En la etapa 225, se prepara una biblioteca de secuenciación. En algunas realizaciones, la biblioteca de secuenciación se prepara para la secuenciación por síntesis. La preparación de la biblioteca se puede lograr sobre el sustrato de la matriz de captura, o los ácidos nucleicos se pueden escindir del sustrato y reunirse, de modo que la preparación de la biblioteca se puede lograr por separado, por ejemplo, utilizando un sistema de preparación de bibliotecas NeoPrep™ (Illumina, Inc., San Diego).At step 225, a sequencing library is prepared. In some embodiments, the sequencing library is prepared for sequencing by synthesis. Library preparation can be achieved on the capture array substrate, or nucleic acids can be cleaved from the substrate and pooled so that library preparation can be achieved separately, for example, using a NeoPrep™ library preparation (Illumina, Inc., San Diego).

En una etapa 230, se secuencia la biblioteca. La secuenciación se puede lograr usando cualquier técnica de secuenciación. Los ejemplos de secuenciadores adecuados incluyen aquellos disponibles, o que están siendo desarrollados por, Illumina, Inc., F. Hoffmann-La Roche AG, Life Technologies, Inc., Beckman Coulter, Inc., Pacific Biosciences, Inc., Oxford Nanopore, Inc. y/o sus filiales.In a step 230, the library is sequenced. Sequencing can be accomplished using any sequencing technique. Examples of suitable sequencers include those available from, or being developed by, Illumina, Inc., F. Hoffmann-La Roche AG, Life Technologies, Inc., Beckman Coulter, Inc., Pacific Biosciences, Inc., Oxford Nanopore, Inc. and/or its affiliates.

En una etapa 235, se analizan los datos de secuencia (por ejemplo, mutaciones y/o llamadas de variantes) y se descodifica la información espacial. La información espacial se puede utilizar para proporcionar información sobre la ubicación del ácido nucleico en la sección de tejido. In a step 235, the sequence data (eg, mutations and/or variant calls) is analyzed and the spatial information is decoded. The spatial information can be used to provide information about the location of the nucleic acid in the tissue section.

(a) Captura del ácido nucleico basada en la hibridación (a) Hybridization-based nucleic acid capture

En algunas realizaciones, la captura basada en la hibridación se usa para capturar ácidos nucleicos diana en una muestra de tejido sobre sondas de captura en una matriz. La matriz puede ser, por ejemplo, una matriz de esferas o pocillos o poros o proyecciones, una superficie plana o una celda de flujo de secuenciación que incluye una pluralidad de sondas de captura. En un ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con sondas de captura que se fijan sobre la superficie de la matriz. La muestra de tejido puede colocarse directamente sobre la superficie que comprende las sondas de captura o la muestra de tejido puede colocarse sobre una sustancia como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa la muestra de tejido de las sondas de captura de modo que el ácido nucleico diana puede difundirse desde el tejido a través de la sustancia hasta las sondas de captura.In some embodiments, hybridization-based capture is used to capture target nucleic acids in a tissue sample onto capture probes in an array. The array can be, for example, an array of spheres or wells or pores or projections, a flat surface, or a sequencing flow cell that includes a plurality of capture probes. In one example, the tissue sample is contacted with capture probes that are affixed to the surface of the array. The tissue sample can be placed directly on the surface comprising the capture probes or the tissue sample can be placed on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue sample from the capture probes. so that the target nucleic acid can diffuse from the tissue through the substance to the capture probes.

En otro ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura sobre la matriz se liberan hacia la muestra de tejido para la hibridación con los ácidos nucleicos en la muestra de tejido. La muestra de tejido puede colocarse directamente sobre la superficie que comprende las sondas de captura o la muestra de tejido puede colocarse sobre una sustancia como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa la muestra de tejido de las sondas de captura de modo que las sondas de captura liberadas pueden difundirse desde la matriz a través de la sustancia hasta el ácido nucleico en la muestra de tejido. Las sondas de captura se pueden anclar a la matriz usando un grupo liberable o una porción o conector selectivamente escindible. Las sondas de captura se pueden liberar de la matriz usando, por ejemplo, escisión química, escisión enzimática o fotoescisión. En otro ejemplo, las sondas de captura pueden imprimirse sobre la superficie de la matriz y secarse. Las sondas de captura se pueden liberar de la matriz mediante rehidratación. En otro ejemplo más, las sondas de captura pueden imprimirse sobre la matriz usando una sustancia que se disuelve en presencia de un determinado tratamiento. A continuación, se aplica el tratamiento para liberar las sondas de captura antes de colocar la muestra de tejido sobre la matriz.In another example, the tissue sample is contacted with the array and the capture probes on the array are released into the tissue sample for hybridization with the nucleic acids in the tissue sample. The tissue sample can be placed directly on the surface comprising the capture probes or the tissue sample can be placed on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue sample from the capture probes. so that the released capture probes can diffuse from the matrix through the substance to the nucleic acid in the tissue sample. Capture probes can be attached to the matrix using a releasable group or a selectively cleavable moiety or linker. Capture probes can be released from the matrix using, for example, chemical cleavage, enzymatic cleavage, or photocleavage. In another example, capture probes can be printed onto the surface of the array and dried. Capture probes can be released from the matrix by rehydration. In yet another example, capture probes can be printed onto the array using a substance that dissolves in the presence of a certain treatment. Treatment is then applied to release the capture probes before the tissue sample is placed on the array.

En algunas realizaciones, el ácido nucleico es ARNm total. En algunas realizaciones, el ácido nucleico es ARNm específico de gen.In some embodiments, the nucleic acid is total mRNA. In some embodiments, the nucleic acid is gene-specific mRNA.

La figura 3 ilustra una vista lateral de otra realización de un sitio de captura 105 de la matriz de captura 100 de la figura 1A y muestra una realización de un proceso de captura de ARNm total en una muestra de tejido sobre la matriz. En esta realización, la sonda de captura 115 comprende una región de captura de poli-T 310. Una muestra de ácido nucleico, tal como una muestra de tejido o sustrato que comprende dianas de ácido nucleico derivadas de una muestra de tejido (no se muestra), que incluye una pluralidad de moléculas de ARNm 315 se pone en contacto con el sitio de captura 105. La molécula de ARNm 315 comprende una cola de poli-A 320. Puede estar presente una mutación 325 en la molécula de ARNm 315. La mutación 325 puede ser, por ejemplo, un polimorfismo de un solo nucleótido (“single nucleotide polymorphism”, SNP). La molécula de ARNm 315 se captura sobre la sonda de captura 115 mediante la hibridación de la cola de poli-A 320 con la región de captura de poli-T 310. La región de captura de poli-T 310 también puede actuar como un cebador de transcriptasa inversa para la síntesis del ADNc de primera hebra de la molécula de ARNm capturada 315 (indicado por una flecha de trazo discontinuo).Figure 3 illustrates a side view of another embodiment of a capture site 105 of the capture array 100 of Figure 1A and shows one embodiment of a total mRNA capture process in a tissue sample on the array. In this embodiment, capture probe 115 comprises a poly-T capture region 310. A nucleic acid sample, such as a tissue sample, or substrate comprising nucleic acid targets derived from a tissue sample (not shown). ), which includes a plurality of 315 mRNA molecules, contacts the 105 capture site. The 315 mRNA molecule comprises a 320 poly-A tail. A 325 mutation may be present in the 315 mRNA molecule. mutation 325 can be, for example, a single nucleotide polymorphism ("single nucleotide polymorphism", SNP). The 315 mRNA molecule is captured onto the 115 capture probe by hybridizing the poly-A 320 tail to the poly-T 310 capture region. The poly-T 310 capture region can also act as a primer. reverse transcriptase for first-strand cDNA synthesis of the captured mRNA molecule 315 (indicated by a dashed arrow).

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con una sonda de captura 115 que se fija sobre la superficie del sitio de captura 105. La molécula de ARNm 315 se captura sobre la matriz mediante hibridación con la secuencia de captura de poli-T 310. En otro ejemplo (no se muestra) , la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y la sonda de captura 115 se libera del sitio de captura 105 hacia la muestra de tejido mediante escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is brought into contact with a capture probe 115 which binds to the surface of the capture site 105. The mRNA molecule 315 is captured on the matrix by hybridization to the poly-capture sequence. T 310. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the capture probe 115 is released from the capture site 105 into the tissue sample by cleavage of the optional cleavable sequence 120.

En algunas realizaciones (no se muestra), la región de captura 310 es una región de captura de oligonucleótidos aleatorios ("randómeros") que puede usarse para capturar un grupo aleatorio de moléculas de ARN. La región de captura de oligonucleótidos aleatorios puede comprender, por ejemplo, una secuencia aleatoria con complejidad reducida de modo que la captura de ARN ribosómico en la muestra de tejido se reduce sustancialmente.In some embodiments (not shown), capture region 310 is a random oligonucleotide ("randomer") capture region that can be used to capture a random set of RNA molecules. The random oligonucleotide capture region may, for example, comprise a random sequence with reduced complexity such that capture of ribosomal RNA in the tissue sample is substantially reduced.

La figura 4 ilustra una vista lateral de algunas realizaciones de un sitio de captura 105 de la matriz de captura 100 de la figura 1A y muestra una realización de un proceso de captura de ARNm buscado individualmente (es decir, específico de gen) en una muestra de tejido sobre la matriz. En esta realización, se muestran dos sondas de captura 115, es decir, la sonda de captura 115a y 115b. La sonda de captura 115a comprende una región de captura específica de gen 410a. De manera similar, la sonda de captura 115b comprende una región de captura específica de gen diferente 410b. Una muestra de ácido nucleico, tal como una muestra de tejido o sustrato que comprende dianas de ácido nucleico derivadas de una muestra de tejido (no se muestra), que comprende una pluralidad de moléculas de ARNm diferentes 415, se pone en contacto con el sitio de captura 105. En esta realización, una primera molécula de ARNm 415a es el transcrito de un primer gen y una segunda molécula de ARNm 415b es el transcrito de un segundo gen. La molécula de ARNm 415a puede incluir una mutación 420a. La molécula de ARNm 415b puede incluir una mutación 420b. Las mutaciones 420 pueden ser, por ejemplo, SNP. La molécula de ARNm 415a se captura sobre la sonda de captura 115a mediante hibridación de secuencias de ARNm complementarias con la región de captura específica de gen 410a. De manera similar, la molécula de ARNm 415b se captura sobre la sonda de captura 115b mediante hibridación de una molécula de ARNm complementaria con la región de captura específica de gen 410b. La región de captura específica de gen 410 también puede actuar como cebador de la transcriptasa inversa para la síntesis del ADNc de primera hebra a partir de la molécula de ARNm capturada 415. Figure 4 illustrates a side view of some embodiments of a capture site 105 of the capture array 100 of Figure 1A and shows one embodiment of a process for capturing individually targeted (i.e., gene-specific) mRNA in a sample. of tissue on the matrix. In this embodiment, two capture probes 115 are shown, ie, capture probe 115a and 115b. Capture probe 115a comprises a gene-specific capture region 410a. Similarly, capture probe 115b comprises a different gene-specific capture region 410b. A nucleic acid sample, such as a tissue sample or substrate comprising nucleic acid targets derived from a tissue sample (not shown), comprising a plurality of different mRNA molecules 415, is contacted with the site capture 105. In this embodiment, a first mRNA molecule 415a is the transcript of a first gene and a second mRNA molecule 415b is the transcript of a second gene. The 415a mRNA molecule may include a 420a mutation. The 415b mRNA molecule may include a 420b mutation. Mutations 420 can be, for example, SNPs. The 415a mRNA molecule is captured onto the 115a capture probe by hybridization of complementary mRNA sequences to the 410a gene-specific capture region. Similarly, the 415b mRNA molecule is captured onto the 115b capture probe by hybridization of a complementary mRNA molecule to the 410b gene-specific capture region. The 410 gene-specific capture region can also act as a reverse transcriptase primer for the synthesis of first-strand cDNA from the captured 415 mRNA molecule.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con las sondas de captura 115 que se fijan sobre la superficie del sitio de captura 105. Las moléculas de ARNm 415 se capturan sobre la matriz mediante hibridación con secuencias de captura específicas de genes 410. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura 115 se liberan desde el sitio de captura 105 hacia la muestra de tejido mediante escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is brought into contact with the 115 capture probes which are affixed to the surface of the 105 capture site. The 415 mRNA molecules are captured onto the array by hybridization with 410 gene-specific capture sequences. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the capture probes 115 are released from the capture site 105 into the tissue sample by cleavage of the optional cleavable sequence 120.

En algunas realizaciones, la captura basada en hibridación se usa para capturar ADNc generado por transcripción inversa in situ de ARN en una muestra de tejido sobre una matriz.In some embodiments, hybridization-based capture is used to capture cDNA generated by in situ reverse transcription of RNA in a tissue sample onto an array.

La figura 5 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método 500 para generar ADNc mediante transcripción inversa in situ de ARN en una muestra de tejido para capturar sobre una matriz (por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1A). El método 500 comprende, pero no se limita a algunas o todas las etapas siguientes.Figure 5 illustrates a flow diagram of one embodiment of a method 500 for generating cDNA by in situ reverse transcription of RNA into a tissue sample for capture onto an array (eg, capture array 100 of Figure 1A ). Method 500 comprises, but is not limited to some or all of the following steps.

En la etapa 510, el ADNc específico del gen se sintetiza a partir del ARNm diana en una muestra de tejido mediante transcripción inversa in situ. Por ejemplo, se puede usar una secuencia de oligonucleótidos que comprende un primer cebador específico de gen y una secuencia de captura universal para cebar la síntesis de ADNc de primera hebra. At step 510, the gene-specific cDNA is synthesized from the target mRNA in a tissue sample by reverse transcription in situ. For example, an oligonucleotide sequence comprising a gene-specific first primer and a universal capture sequence can be used to prime first-strand cDNA synthesis.

En una etapa opcional 515, el ADNc se amplifica en la muestra de tejido mediante amplificación isotérmica in situ. Por ejemplo, una secuencia de oligonucleótidos que comprende un segundo cebador específico de gen y una secuencia de cebador de SBS, por ejemplo, SBS12, puede usarse para amplificación isotérmica.In an optional step 515, the cDNA is amplified in the tissue sample by isothermal in situ amplification. For example, an oligonucleotide sequence comprising a second gene-specific primer and an SBS primer sequence, eg, SBS12, can be used for isothermal amplification.

En una etapa 520, el ADNc amplificado se captura sobre una matriz. El ADNc se captura sobre la matriz hibridando el ADNc para capturar sondas sobre la matriz. En algunas realizaciones, las sondas de captura incluyen una secuencia de captura universal y se pueden usar para capturar ADNc sintetizado usando un cebador específico de gen que comprende una secuencia de captura complementaria como se describe con más detalle con referencia a la figura 6. En algunas realizaciones, las sondas de captura incluyen secuencias de captura específicas de genes y se pueden usar para capturar ADNc sintetizado usando un grupo de cebadores específicos de genes o cebadores aleatorios que incluyen una secuencia de cebador de SBS como se describe con más detalle con referencia a la figura 7.In a step 520, the amplified cDNA is captured onto an array. The cDNA is captured on the array by hybridizing the cDNA to capture probes on the array. In some embodiments, the capture probes include a universal capture sequence and can be used to capture cDNA synthesized using a gene-specific primer comprising a complementary capture sequence as described in more detail with reference to Figure 6. In some embodiments, In embodiments, the capture probes include gene-specific capture sequences and can be used to capture cDNA synthesized using a set of gene-specific primers or random primers that include an SBS primer sequence as described in more detail with reference to figure 7.

La figura 6 ilustra una realización de las etapas de un método 500 de la figura 5. En esta realización, se usa una etapa de amplificación isotérmica in situ (es decir, la etapa opcional 515) antes de la transferencia de ADN a una matriz. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) comprende una molécula de ARNm diana 610. La molécula de ARNm diana 610 puede incluir una mutación 615. En la etapa 510, la molécula de ARNm diana 610 se transcribe de forma inversa in situ usando un cebador de transcripción inversa (RT) 620. El cebador de RT 620 comprende una primera región de cebador específica de gen 625 y una región de captura universal 630. El cebador de RT 620 también puede incluir una región de identificador molecular exclusivo (“unique molecular identifier”, UMI) (no se muestra). Una molécula de ADNc 635 sintetizada usando el cebador de RT 620 comprende la región de captura universal 630. En la etapa 515, la molécula de ADNc 635 se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ usando un cebador de amplificación 640. El cebador de amplificación 640 comprende una segunda región de cebador específica de gen 645 y una región de cebador de secuenciación SBS 650 que comprende, por ejemplo, una secuencia de SBS12. Una molécula de ADN 655 generada usando el cebador de amplificación 640 comprende la región de captura universal 630 y el cebador de secuenciación SBS 650. En la etapa 520, la molécula de ADN 655 se captura sobre el sitio de captura 105. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ADN 655 o un sustrato que comprende ADN la molécula 655 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con el sitio de captura 105. En algunas realizaciones, la sonda de captura 115 sobre el sitio de captura 105 comprende una región de captura 660 que es complementaria con la región de captura universal 630; el cebador de secuenciación SBS 130 es SBS3. La molécula de ADN 655 se captura sobre el sitio de captura 105 mediante la hibridación de la región de captura universal 630 con la región de captura 660.Figure 6 illustrates one embodiment of the steps of a method 500 of Figure 5. In this embodiment, an in situ isothermal amplification step (ie, optional step 515) is used prior to transfer of DNA to an array. Specifically, a section of tissue (not shown) comprises a 610 target mRNA molecule. The 610 target mRNA molecule may include a 615 mutation. At step 510, the 610 target mRNA molecule is reverse transcribed in situ using a reverse transcription (RT) primer 620. The RT primer 620 comprises a first gene-specific primer region 625 and a universal capture region 630. The RT primer 620 may also include a unique molecular identifier region. molecular identifier”, UMI) (not shown). A cDNA molecule 635 synthesized using RT primer 620 comprises universal capture region 630. At step 515, cDNA molecule 635 is amplified by in situ isothermal amplification using an amplification primer 640. The amplification primer 640 comprises a second 645 gene-specific primer region and an SBS 650 sequencing primer region comprising, for example, an SBS12 sequence. A 655 DNA molecule generated using the 640 amplification primer comprises the 630 universal capture region and the 650 SBS sequencing primer. At step 520, the 655 DNA molecule is captured over the 105 capture site. For example, the tissue sample containing the 655 DNA molecule or a substrate comprising DNA 655 molecule derived from the tissue sample (not shown) contacts the capture site 105. In some embodiments, the capture probe 115 above capture site 105 comprises a capture region 660 that is complementary to universal capture region 630; the SBS 130 sequencing primer is SBS3. The 655 DNA molecule is captured on the 105 capture site by hybridization of the 630 universal capture region with the 660 capture region.

En este ejemplo, tanto la región de captura 660 como la región de captura universal 630 también pueden actuar como cebadores para una reacción de extensión. Cuando se usa la región de captura 660 como cebador, se copia la mutación 615 en la molécula de ADN 655. Cuando se usa la región de captura universal 630 como cebador, se copian la región de dirección espacial 130 y la región de cebador de SBS 125. Ambos productos de extensión se pueden utilizar para la generación de bibliotecas corriente abajo.In this example, both capture region 660 and universal capture region 630 can also act as primers for an extension reaction. When the 660 capture region is used as a primer, the 615 mutation in the 655 DNA molecule is copied. When the 630 universal capture region is used as a primer, the 130 spatial address region and the SBS primer region are copied. 125. Both extension products can be used for downstream library generation.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con la sonda de captura 115 que se fija sobre la superficie del sitio de captura 105. La molécula de ADN 655 se captura sobre la matriz por hibridación de la región de captura universal 630 con la región de captura 660. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura 115 se liberan desde el sitio de captura 105 hacia la muestra de tejido por escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is brought into contact with the capture probe 115 which is fixed on the surface of the capture site 105. The DNA molecule 655 is captured on the matrix by hybridizing the universal capture region 630 with the 660 capture region. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the 115 capture probes are released from the 105 capture site into the tissue sample by sequence cleavage optional breakaway 120.

La figura 7 ilustra una realización de las etapas de un método 500 de la figura 5. En esta realización, se usa una sonda de captura específica de gen para capturar un ADNc específico y se omite la etapa de amplificación isotérmica opcional 515 de la figura 5. Es decir, una sección de tejido (no se muestra) comprende la molécula de ARNm diana 610. La molécula de ARNm diana 610 puede incluir la mutación 615. En la etapa 510, la molécula de ARNm diana 610 se transcribe de forma inversa in situ usando un cebador de RT 710. El cebador de RT 710 comprende un región de cebador específica de gen 625 y una región de cebador de SBS 720, por ejemplo, SBS3. El cebador de RT 710 también puede incluir una secuencia UMI (no se muestra). Una molécula de ADNc 725 sintetizada usando el cebador de RT 710 comprende la región de cebador de SBS 720. En la etapa 520, la molécula de ADNc 725 se captura sobre el sitio de captura 105. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ADN 725 o un sustrato que comprende la molécula de ADN 725 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con el sitio de captura 105. En esta realización, la sonda de captura 115 sobre el sitio de captura 105 comprende una región de captura específica de gen 730 que es complementaria con una secuencia en el extremo 3' de la molécula de ADNc 725; la región de cebador de SBS 125 es SBS12. La molécula de ADNc 725 se captura sobre el sitio de captura 105 mediante la hibridación de la región de captura 730 con secuencias complementarias en el extremo 3' de la molécula de ADNc 725.Figure 7 illustrates one embodiment of the steps of a method 500 of Figure 5. In this embodiment, a gene-specific capture probe is used to capture a specific cDNA and the optional isothermal amplification step 515 of Figure 5 is omitted. That is, a tissue section (not shown) comprises the 610 target mRNA molecule. The 610 target mRNA molecule may include the 615 mutation. At step 510, the 610 target mRNA molecule is reverse transcribed in situ using an RT 710 primer. The RT 710 primer comprises a 625 gene-specific primer region and an SBS 720 primer region, eg, SBS3. RT 710 primer can also include a UMI sequence (not shown). A cDNA molecule 725 synthesized using the RT primer 710 comprises the SBS primer region 720. At step 520, the cDNA molecule 725 is captured over the capture site 105. For example, the tissue sample containing the DNA molecule 725 or a substrate comprising DNA molecule 725 derived from the tissue sample (not shown) is brought into contact with the capture site 105. In this embodiment, the capture probe 115 on the capture site 105 comprises a gene-specific capture region 730 that is complementary to a sequence at the 3' end of the cDNA molecule 725; the primer region of SBS 125 is SBS12. The 725 cDNA molecule is captured on the 105 capture site by hybridization of the 730 capture region with complementary sequences at the 3' end of the 725 cDNA molecule.

En algunas realizaciones, la captura basada en la hibridación puede usarse para transferir amplicones generados por amplificación in situde ADN genómico en una muestra de tejido a una matriz. En algunas realizaciones, los amplicones de ADN genómico se generan usando una estrategia de amplificación "similar a TSCA". En algunas realizaciones, los amplicones de ADN genómico se generan usando una estrategia de ADN-candado.In some embodiments, hybridization-based capture can be used to transfer amplicons generated by in situ amplification of genomic DNA in a tissue sample to an array. In some embodiments, genomic DNA amplicons are generated using a "TSCA-like" amplification strategy. In some embodiments, genomic DNA amplicons are generated using a DNA-lock strategy.

La figura 8 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método 800 de captura de amplicones de ADN sobre una matriz (por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1A), en el que los amplicones de ADN se generan mediante amplificación in situ del ácido nucleico diana. En esta realización, la reacción de amplificación es una amplificación similar a TSCA (“T ruSeq Custom Amplicon assembly”, ensamblaje de amplicones personalizado T ruSeq, Illumina). El método 800 comprende, pero no se limita a algunas o todas las etapas siguientes.Figure 8 illustrates a flow chart of one embodiment of a DNA amplicon capture method 800 on an array (eg, capture array 100 of Figure 1A), in which DNA amplicons are generated by amplification. in situ of the target nucleic acid. In this embodiment, the amplification reaction is a TSCA-like amplification ("T ruSeq Custom Amplicon assembly", Illumina T ruSeq custom amplicon assembly). Method 800 comprises, but is not limited to some or all of the following steps.

En una etapa 810, un par de oligonucleótidos de captura específicos de gen que flanquean una región de interés se hibridan in situ con ADN genómico. Por ejemplo, un primer oligonucleótido de captura que se hibrida 5' a una región de interés puede comprender una secuencia específica de gen y una secuencia de captura universal. Un segundo oligonucleótido de captura que se hibrida 3' a la región de interés puede comprender una segunda secuencia específica de gen y una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS12).In a step 810, a pair of gene-specific capture oligonucleotides flanking a region of interest are hybridized in situ with genomic DNA. For example, a first capture oligonucleotide that hybridizes 5' to a region of interest may comprise a gene-specific sequence and a universal capture sequence. A second capture oligonucleotide that hybridizes 3' to the region of interest may comprise a second gene-specific sequence and an SBS primer sequence (eg, SBS12).

En una etapa 815, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre los oligonucleótidos de captura flanqueantes a través de la región de interés.In a step 815, an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking capture oligonucleotides through the region of interest.

En la etapa 820, el ADN flanqueado por oligonucleótidos de captura se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ para generar múltiples copias de la región de interés, es decir, múltiples amplicones genómicos. La amplificación isotérmica se puede realizar, por ejemplo, usando secuencias de cebadores que son complementarias con la secuencia de captura universal y la secuencia del cebador de SBS.At step 820, the DNA flanked by capture oligonucleotides is amplified by isothermal in situ amplification to generate multiple copies of the region of interest, ie, multiple genomic amplicons. Isothermal amplification can be performed, for example, using primer sequences that are complementary to the universal capture sequence and the SBS primer sequence.

En una etapa 825, los amplicones genómicos se transfieren a una matriz y se capturan mediante hibridación con regiones de captura universales en la matriz.In a step 825, the genomic amplicons are transferred to an array and captured by hybridization to universal capture regions on the array.

La figura 9 ilustra una realización de las etapas de un método 800 de la figura 8. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) comprende una molécula de ADN genómico diana 910. La molécula de ADN diana 910 puede incluir una mutación 915. En la etapa 810, un primer oligonucleótido de captura específico de gen 920 y un segundo oligonucleótido de captura específico de gen 925 que flanquean una región de interés se hibridan in situ con la molécula de ADN 910. El oligonucleótido de captura 920 comprende una región de gen específica 930 y una región de captura universal 935. El oligonucleótido de captura 920 puede también comprender una región UMI (no se muestra). El oligonucleótido 925 de captura comprende una segunda región específica de gen 940 y una región de cebador de SBS 945 (por ejemplo, SBS12). En la etapa 815, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre los oligonucleótidos de captura flanqueantes 920 y 925 a través de la región de interés. Una molécula de ADN 950 que se forma en la reacción de extensión/acoplamiento comprende la región de captura universal 935 y la región de cebador de SBS 945. En la etapa 820, la molécula de ADN 950 se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ para generar múltiples copias (múltiples amplicones) de la región diana de interés. La amplificación isotérmica se puede realizar, por ejemplo, usando una región de cebador 935a que es complementaria con la región de captura universal 935 y una región de cebador 945a que es complementaria con la región de cebador de SBS 945. En la etapa 825, los amplicones genómicos 950 se capturan sobre el sitio de captura 105. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene los amplicones genómicos 950 o un sustrato que comprende amplicones genómicos 950 derivados de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con el sitio de captura 105. En este ejemplo, la sonda de captura 115 sobre el sitio de captura 105 comprende una región de captura 960 que es complementaria con la región de captura universal 935; la región de cebador de SBS 130 es SBS3. Los amplicones de ADN 950 se capturan sobre el sitio de captura 105 por hibridación de la región de captura universal 935 con la región de captura 960.Figure 9 illustrates one embodiment of the steps of a method 800 of Figure 8. Specifically, a tissue section (not shown) comprises a target genomic DNA molecule 910. The target DNA molecule 910 may include a mutation 915. At step 810, a first gene-specific capture oligonucleotide 920 and a second gene-specific capture oligonucleotide 925 flanking a region of interest are annealed in situ to DNA molecule 910. Capture oligonucleotide 920 comprises a region of gene specific 930 and a universal capture region 935. The capture oligonucleotide 920 may also comprise a UMI region (not shown). Capture oligonucleotide 925 comprises a second gene-specific region 940 and an SBS primer region 945 (eg, SBS12). At step 815, an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking capture oligonucleotides 920 and 925 through the region of interest. A DNA molecule 950 that is formed in the extension/docking reaction comprises the universal capture region 935 and the SBS primer region 945. In step 820, the DNA molecule 950 is amplified by in situ isothermal amplification to generate multiple copies (multiple amplicons) of the target region of interest. Isothermal amplification can be performed, for example, using a 935a primer region that is complementary to the 935 universal capture region and a 945a primer region that is complementary to the 945 SBS primer region. 950 genomic amplicons are captured onto the capture site 105. For example, the tissue sample containing the 950 genomic amplicons or a substrate comprising 950 genomic amplicons derived from the tissue sample (not shown) is contacted with the 950 genomic amplicons. capture site 105. In this example, capture probe 115 on capture site 105 comprises a capture region 960 that is complementary to universal capture region 935; the SBS 130 primer region is SBS3. The 950 DNA amplicons are captured onto the 105 capture site by hybridization of the 935 universal capture region with the 960 capture region.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con la sonda de captura 115 que se fija sobre la superficie del sitio de captura 105. El amplicón genómico 950 se captura sobre la matriz mediante la hibridación de la secuencia de captura universal 935 con la secuencia de captura 960. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura 115 se liberan desde el sitio de captura 105 hacia la muestra de tejido por escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is brought into contact with the capture probe 115 which is affixed to the surface of the capture site 105. The 950 genomic amplicon is captured onto the array by hybridizing the 935 universal capture sequence with capture sequence 960. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and capture probes 115 are released from the capture site 105 into the tissue sample by cleavage of the sequence optional breakaway 120.

La figura 10 ilustra un diagrama de flujo de realizaciones de un método 1000 de captura de amplicones de ADN en una matriz (por ejemplo, matriz de captura 100 de la figura 1A), en el que los amplicones de ADN se generan mediante amplificación in situ de ácido nucleico diana. En alguna realización, la reacción de amplificación puede ser una amplificación de candado de ADN. El método 1000 puede comprender, pero no se limita a algunas o todas las siguientes etapas.Figure 10 illustrates a flow diagram of embodiments of a DNA amplicon capture method 1000 in an array (eg, capture array 100 of Figure 1A), in which the DNA amplicons are generated by in situ amplification. of target nucleic acid. In some embodiment, the amplification reaction may be a DNA padlock amplification. Method 1000 may comprise, but is not limited to some or all of the following steps.

En una etapa 1010, una sonda de captura de candado se hibrida in situ con ADN genómico. Por ejemplo, la sonda de captura de candado puede comprender una primera secuencia específica de gen y una secuencia de cebador de SBS que están unidas mediante una secuencia de conector a una secuencia de captura universal y una segunda secuencia específica de gen. La primera secuencia específica de gen y la segunda secuencia específica de gen flanquean una región diana de interés en el ADN genómico.In a step 1010, a padlock capture probe is hybridized in situ with genomic DNA. For example, the padlock capture probe may comprise a first gene-specific sequence and an SBS primer sequence that are linked by a linker sequence to a universal capture sequence and a second gene-specific sequence. The first gene-specific sequence and the second gene-specific sequence flank a target region of interest in the genomic DNA.

En la etapa 1015, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre las secuencias específicas del gen flanqueantes en la sonda de captura de candado a través de la región diana para generar una molécula circular. At step 1015, an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking gene-specific sequences in the lock capture probe through the target region to generate a circular molecule.

En una etapa 1020, el ADN flanqueado por la sonda de captura de candado se amplifica mediante amplificación in situ de círculo rodante para generar un concatámero de amplicones diana. La amplificación de círculo rodante se puede realizar, por ejemplo, usando una secuencia de cebador que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS en la sonda de captura de candado.In a step 1020, the DNA flanked by the padlock capture probe is amplified by rolling circle in situ amplification to generate a concatamer of target amplicons. Rolling circle amplification can be performed, for example, using a primer sequence that is complementary to the SBS primer sequence in the padlock capture probe.

En una etapa 1025, los concatámeros de amplicón diana se capturan sobre una matriz que comprende una secuencia de captura universal.In a step 1025, the target amplicon concatamers are captured onto an array comprising a universal capture sequence.

La figura 11 ilustra las etapas de un método 1000 de la figura 10. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) comprende una molécula de ADN genómico diana 1110. La molécula de ADN diana 1110 puede incluir una mutación 1115. En la etapa 1010, una sonda de captura de candado 1120 es hibridada in situ con la molécula de ADN 1110. La sonda de captura de candado 1120 puede comprender una primera región específica de gen 1125 y una región de cebador de SBS 1130 (por ejemplo, SBS12) que se pueden unir a través una región de conector 1135 con una región de captura universal 1140 y una segunda región específica de gen 1145. La sonda de captura de candado 1120 también puede incluir una región de identificador molecular exclusivo (UMI) (no se muestra), para facilitar la corrección de errores de secuenciación. La primera región específica de gen 1125 y la segunda región específica de gen 1145 flanquean una región diana de interés en la molécula de ADN 1110. En una etapa 1015, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre la primera región específica de gen flanqueante 1125 y la segunda región específica de gen 1145 a través de la región diana de interés para formar una molécula circular 1150. En algunas realizaciones, se puede usar CircLigase™ (Epicenter, Illumina) para acoplar la molécula circular 1150 antes de la amplificación. En la etapa 1020, la molécula circular 1150 se amplifica mediante amplificación in situ de círculo rodante para generar un concatámero 1155 que comprende múltiples copias de la molécula circular 1150. La amplificación de círculo rodante se realiza utilizando una secuencia de cebador (no se muestra) que es complementaria con la región cebador de SBS 1130 en la molécula circular 1150. En la etapa 1025, el concatámero 1155 se captura sobre el sitio de captura 105 que comprende la región escindible 120, la región de cebador de secuenciación SBS 125 (por ejemplo, SBS3), la región de dirección espacial 130 y la región de captura 135 (por ejemplo, una secuencia de captura universal). Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene el concatámero 1155 o un sustrato que comprende concatámero 1155 derivado de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con el sitio de captura 105. En algunas realizaciones, las sondas de captura 115 sobre el sitio de captura 105 comprenden una región de captura 1160 que es complementario con la región de captura universal 1140; la región de cebador de SBS comprende una secuencia SBS3. El concatámero 1155 se captura sobre el sitio de captura 105 mediante la hibridación de las regiones de captura universales 1140 para capturar las regiones 1160.Figure 11 illustrates the steps of a method 1000 of Figure 10. Specifically, a tissue section (not shown) comprises a target genomic DNA molecule 1110. The target DNA molecule 1110 may include a mutation 1115. In step 1010, a lock capture probe 1120 is hybridized in situ to the 1110 DNA molecule. The lock capture probe 1120 may comprise a first gene-specific region 1125 and an SBS primer region 1130 (eg, SBS12) which can bind via a linker region 1135 with a universal capture region 1140 and a second gene-specific region 1145. The lock capture probe 1120 may also include a unique molecular identifier (UMI) region (not shown). ), to facilitate the correction of sequencing errors. The first gene-specific region 1125 and the second gene-specific region 1145 flank a target region of interest on the DNA molecule 1110. In a step 1015, an in situ docking/extension reaction is performed between the first gene-specific region framework 1125 and the second gene-specific region 1145 across the target region of interest to form a circular 1150 molecule. In some embodiments, CircLigase™ (Epicenter, Illumina) can be used to ligate the circular 1150 molecule prior to amplification. At step 1020, the circular molecule 1150 is amplified by rolling circle in situ amplification to generate a concatamer 1155 comprising multiple copies of the circular molecule 1150. The rolling circle amplification is performed using a primer sequence (not shown) which is complementary to the SBS 1130 primer region on the 1150 circular molecule. At step 1025, the 1155 concatamer is captured onto the 105 capture site comprising the 120 cleavable region, the SBS 125 sequencing primer region (e.g. , SBS3), spatial address region 130, and capture region 135 (eg, a universal capture sequence). For example, tissue sample containing the 1155 concatamer or a substrate comprising 1155 concatamer derived from the tissue sample (not shown) is contacted with the 105 capture site. In some embodiments, the 115 capture probes above capture site 105 comprise a capture region 1160 that is complementary to universal capture region 1140; the SBS primer region comprises an SBS3 sequence. The 1155 concatamer is captured onto the 105 capture site by hybridizing the universal 1140 capture regions to capture 1160 regions.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con la sonda de captura 115 que se fija sobre la superficie del sitio de captura 105. El concatámero 1155 se captura sobre la matriz mediante la hibridación de las secuencias de captura universales 1140 para capturar la secuencia 1160. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura 115 se liberan desde el sitio de captura 105 hacia la muestra de tejido mediante escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is contacted with the 115 capture probe which binds to the surface of the 105 capture site. The 1155 concatamer is captured on the array by hybridizing to the 1140 universal capture sequences to capture the 1160 sequence. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the 115 capture probes are released from the 105 capture site into the tissue sample by cleavage of the optional cleavable sequence 120.

(B) Captura del ácido nucleico basada en el acoplamiento (B) Docking-based nucleic acid capture

En algunas realizaciones, se usa una captura basada en el acoplamiento para capturar ácidos nucleicos diana sobre una muestra de tejido en sondas de captura en una matriz. La matriz puede ser, por ejemplo, una matriz de esferas o pocillos o poros o proyecciones, una superficie plana o una celda de flujo de secuenciación que incluye una pluralidad de sondas de captura. En un ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con sondas de captura que están fijadas sobre la superficie de la matriz. La muestra de tejido puede colocarse directamente sobre la superficie que comprende las sondas de captura o la muestra de tejido puede colocarse sobre una sustancia, tal como un filtro o un gel o una capa fina de tampón, que separa la muestra de tejido de las sondas de captura de modo que el ácido nucleico diana puede difundirse desde el tejido a través de la sustancia hasta las sondas de captura.In some embodiments, docking-based capture is used to capture target nucleic acids on a tissue sample onto capture probes in an array. The array can be, for example, an array of spheres or wells or pores or projections, a flat surface, or a sequencing flow cell that includes a plurality of capture probes. In one example, the tissue sample is contacted with capture probes that are affixed to the surface of the array. The tissue sample may be placed directly on the surface comprising the capture probes, or the tissue sample may be placed on a substance, such as a filter or a gel or a thin layer of buffer, that separates the tissue sample from the probes. such that the target nucleic acid can diffuse from the tissue through the substance to the capture probes.

En otro ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y las sondas de captura de la matriz se liberan hacia la muestra de tejido para la hibridación con los ácidos nucleicos en la muestra de tejido. La muestra de tejido puede colocarse directamente sobre la superficie que comprende las sondas de captura o la muestra de tejido puede colocarse sobre una sustancia como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa la muestra de tejido de las sondas de captura de modo que las sondas de captura liberadas pueden difundirse desde la matriz a través de la sustancia hasta el ácido nucleico en la muestra de tejido. Las sondas de captura se pueden anclar sobre la matriz usando un grupo liberable o un conector o porción selectivamente escindible. Las sondas de captura se pueden liberar de la matriz usando, por ejemplo, escisión química, escisión enzimática o fotoescisión. En otro ejemplo, las sondas de captura pueden imprimirse sobre la superficie de la matriz y secarse. Las sondas de captura se pueden liberar de la matriz mediante rehidratación. En otro ejemplo más, las sondas de captura pueden imprimirse sobre la matriz usando una sustancia que se disuelve en presencia de un determinado tratamiento. A continuación, se aplica el tratamiento para liberar las sondas de captura antes de colocar la muestra de tejido sobre la matriz.In another example, the tissue sample is contacted with the matrix and the capture probes on the matrix are released into the tissue sample for hybridization with the nucleic acids in the tissue sample. The tissue sample can be placed directly on the surface comprising the capture probes or the tissue sample can be placed on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue sample from the capture probes. so that the released capture probes can diffuse from the array through the substance to nucleic acid in the tissue sample. Capture probes can be attached to the matrix using a releasable group or a selectively cleavable linker or moiety. Capture probes can be released from the matrix using, for example, chemical cleavage, enzymatic cleavage, or photocleavage. In another example, capture probes can be printed onto the surface of the array and dried. Capture probes can be released from the matrix by rehydration. In yet another example, capture probes can be printed onto the array using a substance that dissolves in the presence of a certain treatment. Treatment is then applied to release the capture probes before the tissue sample is placed on the array.

En un ejemplo, el ácido nucleico es ADNc sintetizado mediante transcripción inversa in situ de ARN en una muestra de tejido. En otro ejemplo, el ácido nucleico son amplicones de ADN generados por amplificación in situ de ADN genómico en una muestra de tejido.In one example, the nucleic acid is cDNA synthesized by in situ reverse transcription of RNA in a tissue sample. In another example, nucleic acids are DNA amplicons generated by in situ amplification of genomic DNA in a tissue sample.

La figura 12 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método 1200 de captura de ADNc sobre una matriz (por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1A) mediante acoplamiento monocatenario, en el que el ADNc se genera mediante transcripción inversa in situ de moléculas de ARN diana. El método 1200 comprende, pero no se limita a algunas o todas las etapas siguientes.Figure 12 illustrates a flow diagram of one embodiment of a method 1200 of capturing cDNA onto an array (for example, the capture array 100 of Figure 1A) by single-stranded ligation, in which the cDNA is generated by reverse transcription. in situ of target RNA molecules. Method 1200 comprises, but is not limited to some or all of the following steps.

En la etapa 1210, el ADNc se sintetiza in situ usando cebadores específicos de genes. Por ejemplo, se puede utilizar un cebador de transcripción inversa (RT) específico de gen que comprende una primera región de cebador específica de gen y una región de identificador molecular exclusivo (UMI) para cebar la síntesis del ADNc de primera hebra. El ADNc se puede modificar en el extremo 5' o 3' para evitar el autoacoplamiento. En algunas realizaciones, se puede incorporar previamente una modificación para prevenir el autoacoplamiento del ADNc en la secuencia de UMI antes de la síntesis de ADNc in situ. En algunas realizaciones, se puede añadir una modificación, tal como la adición de una región de oligonucleótidos de "cola", después de la síntesis de ADNc para prevenir el autoacoplamiento del ADNc. At step 1210, the cDNA is synthesized in situ using gene-specific primers. For example, a gene-specific reverse transcription (RT) primer comprising a first gene-specific primer region and a unique molecular identifier (UMI) region can be used to prime first-strand cDNA synthesis. The cDNA can be modified at the 5' or 3' end to prevent self-coupling. In some embodiments, a modification to prevent self-coupling of the cDNA may be pre-incorporated into the UMI sequence prior to in situ cDNA synthesis. In some embodiments, a modification, such as the addition of an oligonucleotide "tail" region, may be added after cDNA synthesis to prevent self-coupling of the cDNA.

En la etapa 1215, el ADNc se transfiere a una matriz de esferas y se captura acoplando el ADNc a oligonucleótidos adaptadores universales sobre la matriz de esferas. Los oligonucleótidos adaptadores universales pueden incluir una región escindible, una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS3) y una dirección espacial como se describe con referencia a la figura 1A y la Figura 1C.At step 1215, the cDNA is transferred to a bead array and captured by coupling the cDNA to universal adapter oligonucleotides on the bead array. Universal adapter oligonucleotides can include a cleavable region, an SBS primer sequence (eg, SBS3), and a spatial address as described with reference to Figure 1A and Figure 1C.

En la etapa 1220, el ADNc se escinde de la matriz de esferas.At step 1220, the cDNA is cleaved from the bead array.

En la etapa 1225, se sintetiza el ADNc de segunda hebra usando cebadores específicos de genes. Los cebadores específicos de genes pueden incluir, por ejemplo, una secuencia específica de genes y una secuencia de cebador de secuenciación de SBS (por ejemplo, SBS12).At step 1225, the second-strand cDNA is synthesized using gene-specific primers. Gene-specific primers can include, for example, a gene-specific sequence and an SBS sequencing primer sequence (eg, SBS12).

En una etapa 1230, el ADNc se amplifica usando un par de cebadores de SBS para generar una biblioteca de secuenciación. Por ejemplo, un primer cebador de SBS puede comprender secuencias complementarias de SBS12 y secuencias P7. Un segundo cebador de SBS puede comprender secuencias complementarias de SBS3 y secuencias P5. Los amplicones de la biblioteca resultantes pueden estar flanqueados en el extremo 5' por la secuencia P7 y las secuencias de cebador de SBS y por UMI, una dirección espacial, un cebador de secuenciación SBS y secuencias P5 en el extremo 3'. Las secuencias de P7 y P5 pueden usarse para unir amplicones de ADN a la superficie de una celda de flujo para la posterior amplificación y secuenciación de grupos.In a step 1230, the cDNA is amplified using a pair of SBS primers to generate a sequencing library. For example, a first SBS primer may comprise sequences complementary to SBS12 and P7 sequences. A second SBS primer may comprise sequences complementary to SBS3 and P5 sequences. The resulting library amplicons may be flanked at the 5' end by P7 sequence and SBS primer sequences and by UMI, a spatial address, an SBS sequencing primer, and P5 sequences at the 3' end. The P7 and P5 sequences can be used to bind DNA amplicons to the surface of a flow cell for subsequent amplification and cluster sequencing.

En la etapa 1235, se secuencia la biblioteca.At step 1235, the library is sequenced.

Las figuras 13A y 13B ilustran las etapas de un método 1200 de la figura 12. En algunas realizaciones, el ADNc sintetizado in situ puede capturarse sobre una matriz de esferas que comprende la esfera de captura universal 150 de la figura 1C. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) puede comprender una molécula de ARN diana 1310. La molécula de ARN diana 1310 puede incluir una mutación 1315. En la etapa 1210, el ADNc se sintetiza in situ usando un cebador de RT específico de gen 1320. El cebador de RT 1320 puede comprender una región específica de gen 1325 y una región UMI 1330. Una molécula de ADNc 1335 sintetizada usando el cebador de RT 1320 comprende la región UMI 1330. En la etapa 1215, la molécula de ADNc 1335 se captura sobre la esfera de captura universal 150. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ADNc 1335 o un sustrato que comprende la molécula de ADNc 1335 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con la esfera de captura universal 150. La molécula de ADNc 1335 se captura sobre la esfera de captura universal 150 mediante el acoplamiento de UMI 1330 a la región de dirección espacial 130 en el oligonucleótido adaptador universal 160. En la etapa 1220, el ADNc 1335 se escinde de la esfera de captura universal 150. La molécula de ADNc 1335 ahora comprende la región de cebador de SBS 125 (por ejemplo, SBS3) y la región de dirección espacial 130. En la etapa 1225, el ADNc de segunda hebra se sintetiza usando un cebador 1340 específico de gen. El cebador específico de gen 1340 comprende una región específica de gen 1345 y una región de cebador de SBS 1350 (por ejemplo, SBS12). Una molécula de ADNc de segunda hebra 1355 sintetizada usando el cebador específico de gen 1340 comprende la región del cebador de secuenciación de SBS 1350, la región UMI 1330, la región de dirección espacial 130 y la región del cebador de SBS 125. En la etapa 1230, la molécula de ADNc 1355 se amplifica usando un primer cebador de SBS 1360 y un segundo cebador de SBS 1365. El cebador de SBS 1360 comprende una región complementaria de SBS 1350a que es complementaria con el cebador de secuenciación de SBS 1350 y una región de cebador de P71370. El cebador de SBS 1365 comprende una región complementaria de SBS 125a que es complementaria con la región de cebador de SBS 125 y un región de cebador P5 1375. Un amplicón de la biblioteca 1380 sintetizado usando los cebadores de SBS 1360 y 1365 está flanqueado en el extremo 5' por la región de cebador P71370 y la región de cebador de SBS 1350 y en el extremo 3' por la región UMI 1330, la región de dirección espacial 130, la región de cebador de secuenciación de SBS 125 y la región de cebador P51375. En la etapa 1235 (no se muestra), se secuencia la biblioteca.Figures 13A and 13B illustrate the steps of a method 1200 of Figure 12. In some embodiments, cDNA synthesized in situ may be captured onto a bead array comprising universal capture bead 150 of Figure 1C. Specifically, a tissue section (not shown) may comprise a 1310 target RNA molecule. The 1310 target RNA molecule may include a 1315 mutation. 1320 gene. The 1320 RT primer may comprise a 1325 gene-specific region and a 1330 UMI region. A 1335 cDNA molecule synthesized using the 1320 RT primer comprises the 1330 UMI region. At step 1215, the 1335 cDNA molecule is captured onto universal capture sphere 150. For example, the tissue sample containing the 1335 cDNA molecule or a substrate comprising the 1335 cDNA molecule derived from the tissue sample (not shown) is contacted with the universal capture bead 150. The cDNA molecule 1335 is captured onto the universal capture bead 150 by coupling UMI 1330 to the spatial address region 130 in the universal adapter oligonucleotide 160. In step 1220, the 1335 cDNA is cleaved from the universal capture sphere 150. The 1335 cDNA molecule now comprises the SBS primer region 125 (for example, SBS3) and the 130 spatial address region. At step 1225, the second cDNA strand is synthesized using a 1340 gene-specific primer. The 1340 gene-specific primer comprises a 1345 gene-specific region and an SBS 1350 (eg, SBS12) primer region. A 1355 second-strand cDNA molecule synthesized using the 1340 gene-specific primer comprises the 1350 SBS sequencing primer region, the 1330 UMI region, the 130 spatial address region, and the 125 SBS primer region. 1230, the 1355 cDNA molecule is amplified using a first SBS 1360 primer and a second SBS 1365 primer. The SBS 1360 primer comprises a complementary region of SBS 1350a that is complementary to the SBS 1350 sequencing primer and a region P71370 primer. The SBS 1365 primer comprises a complementary region of SBS 125a that is complementary to the SBS 125 primer region and a P5 1375 primer region. library 1380 synthesized using SBS primers 1360 and 1365 is flanked at the 5' end by the P71370 primer region and the SBS 1350 primer region and at the 3' end by the UMI 1330 region, the spatial address region 130 , the SBS 125 sequencing primer region, and the P51375 primer region. At step 1235 (not shown), the library is sequenced.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con el oligonucleótido adaptador universal 160 que se fija sobre la superficie de la esfera de captura universal 150. La molécula de ADNc 1335 se captura sobre la matriz mediante el acoplamiento de UMI 1330 a la dirección espacial 130 en el oligonucleótido adaptador universal 160. En molécula otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y los oligonucleótidos adaptadores universales 160 se liberan de la matriz hacia la muestra de tejido mediante escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is contacted with universal adapter oligonucleotide 160 which is affixed to the surface of universal capture bead 150. The cDNA molecule 1335 is captured onto the array by coupling of UMI 1330 to the spatial direction 130 in the universal adapter oligonucleotide 160. In another example molecule (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the universal adapter oligonucleotides 160 are released from the matrix into the tissue sample by cleavage of the optional cleavable sequence 120.

En algunas realizaciones, se puede realizar opcionalmente una etapa de PCR de anclaje (no se muestra) para enriquecer las secuencias de ADNc diana antes de la etapa 1225. Por ejemplo, se puede realizar primero una amplificación de PCR de anclaje usando cebadores específicos de gen sin la secuencia del cebador de SBS 1350. En la etapa de amplificación por PCR de anclaje, se puede realizar una segunda amplificación usando el cebador específico de gen 1340 que comprende la región específica de gen 1345 y la región del cebador de secuenciación de SBS 1350.In some embodiments, an anchor PCR step (not shown) may optionally be performed to enrich for target cDNA sequences prior to step 1225. For example, an anchor PCR amplification using gene-specific primers may be performed first. without the SBS 1350 primer sequence. In the anchoring PCR amplification step, a second amplification can be performed using the 1340 gene-specific primer comprising the 1345 gene-specific region and the SBS 1350 sequencing primer region .

La figura 14 ilustra un diagrama de flujo de realizaciones de un método 1400 de captura de amplicones de ADN sobre una matriz (por ejemplo, matriz de captura 100 de la figura 1A), en el que los amplicones de ADN se pueden generar mediante amplificación in situdel ácido nucleico diana. El método 1400 puede comprender, pero no se limita a algunas o todas las etapas siguientes.Figure 14 illustrates a flowchart of embodiments of a DNA amplicon capture method 1400 on an array (eg, capture array 100 of Figure 1A), in which DNA amplicons can be generated by in -line amplification. situ of the target nucleic acid. Method 1400 may comprise, but is not limited to some or all of the following steps.

En la etapa 1410, un par de sondas de captura específicas de genes que flanquean una región o regiones de interés se hibridan in situ con el ADN genómico. Por ejemplo, un primer oligonucleótido de captura que se hibrida 5' a una región de interés puede comprender una primera secuencia específica de gen y una secuencia universal. Un segundo oligonucleótido de captura que se hibrida 3' con una región de interés puede comprender una segunda secuencia específica de gen, una UMI y una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS3).At step 1410, a pair of gene-specific capture probes flanking a region(s) of interest are hybridized in situ to genomic DNA. For example, a first capture oligonucleotide that hybridizes 5' to a region of interest may comprise a first gene-specific sequence and a universal sequence. A second capture oligonucleotide that hybridizes 3' to a region of interest may comprise a second gene-specific sequence, an IMU, and an SBS (eg, SBS3) primer sequence.

En la etapa 1415, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre las sondas de captura flanqueantes a través de las regiones de interés.At step 1415, an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking capture probes through the regions of interest.

En una etapa 1420, el ADN flanqueado por sondas de captura se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ para generar múltiples copias de las regiones de interés, es decir, múltiples amplicones. La amplificación isotérmica se puede realizar, por ejemplo, usando secuencias de cebadores que son complementarias con la secuencia universal y la secuencia del cebador de SBS.In a step 1420, the DNA flanked by capture probes is amplified by isothermal in situ amplification to generate multiple copies of the regions of interest, ie, multiple amplicons. Isothermal amplification can be performed, for example, using primer sequences that are complementary to the universal sequence and the SBS primer sequence.

En la etapa 1425, se puede añadir un oligonucleótido de cola 3' a los amplicones de ADN para evitar el autoacoplamiento.At step 1425, a 3' tail oligonucleotide can be added to the DNA amplicons to prevent self-coupling.

En la etapa 1430, los amplicones de ADN se transfieren a una matriz de esferas (por ejemplo, una matriz de esferas de captura universal 150 que se muestra en la Figura 1C) y se capturan mediante acoplamiento sobre oligonucleótidos de captura universal en la matriz de esferas. Por ejemplo, los amplicones de ADN pueden desnaturalizarse, transferirse a la matriz de esferas y acoplarse a oligonucleótidos de captura universal. Los oligonucleótidos de captura universal pueden incluir una secuencia escindible, una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS12) y una secuencia de dirección espacial como se describe con referencia a la figura 1C. Ambas hebras (es decir, la hebra superior y la hebra inferior) de los amplicones desnaturalizados pueden acoplarse a los oligonucleótidos de captura sobre la matriz de esferas.At step 1430, the DNA amplicons are transferred to a bead array (for example, universal capture bead array 150 shown in Figure 1C) and captured by coupling onto universal capture oligonucleotides on the bead array. spheres. For example, DNA amplicons can be denatured, transferred to the bead array, and coupled to universal capture oligonucleotides. Universal capture oligonucleotides can include a cleavable sequence, an SBS primer sequence (eg, SBS12), and a spatial targeting sequence as described with reference to Figure 1C. Both strands (ie, top strand and bottom strand) of the denatured amplicons can be coupled to the capture oligonucleotides on the bead array.

En la etapa 1435, los amplicones de ADN se escinden de la matriz de esferas.At step 1435, the DNA amplicons are excised from the bead array.

En la etapa 1440, los amplicones de ADN se amplifican usando un par de cebadores de SBS para generar una biblioteca de secuenciación. Por ejemplo, un primer cebador de SBS puede comprender secuencias complementarias de SBS12 y secuencias P7. Un segundo cebador de SBS puede comprender secuencias complementarias de SBS3 y secuencias P5. En algunas realizaciones, solo se amplifican las secuencias dianas que están flanqueadas por secuencias SBS12 y SBS3 (es decir, la hebra superior del amplicón de ADN). Los amplicones de la biblioteca resultantes están flanqueados en el extremo 5' por las secuencias del cebador SBS12 y P7 y por UMI, la dirección espacial, el cebador de SBS3 y las secuencias P5 en el extremo 3'.At step 1440, the DNA amplicons are amplified using an SBS primer pair to generate a sequencing library. For example, a first SBS primer may comprise sequences complementary to SBS12 and P7 sequences. A second SBS primer may comprise sequences complementary to SBS3 and P5 sequences. In some embodiments, only target sequences that are flanked by SBS12 and SBS3 sequences (ie, the top strand of the DNA amplicon) are amplified. The resulting library amplicons are flanked at the 5' end by SBS12 and P7 primer sequences and by UMI, spatial direction, SBS3 primer and P5 sequences at the 3' end.

En la etapa 1445, se secuencia la biblioteca.At step 1445, the library is sequenced.

Las figuras 15A, 15B y 15C ilustran las etapas de un método 1400 de la figura 14. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) comprende una región de ADN diana 1510. La molécula de ADN diana 1510 puede incluir una mutación 1515. En la etapa 1410, una primera sonda de captura específica de gen 1520 y una segunda sonda de captura específica de gen 1525 que flanquean una región de interés se hibridan in situ con la molécula de ADN 1510. La sonda de captura específica de gen 1520 comprende una región específica de gen 1530 y una región universal 1535. La sonda de captura específica de gen 1525 puede comprender una segunda región específica de gen 1540, una región UMI 1545 y una región del cebador de SBS 1550 (por ejemplo, SBS3). En la etapa 1415, se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre las sondas de captura específicas de gen 1520 y 1525 flanqueantes en la región de interés para generar una molécula de ADN 1555. La molécula de ADN 1555 comprende la región universal 1535, la región UMI 1545 y la región de cebador de SBS 1550. En la etapa 1420, el ADN 1555 se amplifica (por ejemplo, amplificación isotérmica in situ) para generar múltiples copias (es decir, múltiples amplicones) de la región diana de interés. La amplificación, por ejemplo, la amplificación isotérmica, se realiza usando una región de cebador 1535a que es complementaria con la región universal 1535 y una región de cebador 1550a que es complementaria con la región de cebador de SBS 1550. En la etapa 1425, se agrega un oligonucleótido de cola 3' 1560 a los amplicones de ADN para prevenir el autoacoplamiento. En la etapa 1430, la molécula de ADN 1555 se desnaturaliza y se transfiere a la esfera de captura universal 150. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ADN 1555 o un sustrato que comprende la molécula de ADN 1555 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con la esfera de captura universal 150. Cada hebra (es decir, la hebra superior "A" y la hebra inferior "B") de la molécula de ADN 1555 se captura sobre la esfera de captura universal 150 mediante el acoplamiento del oligonucleótido de cola 3' 1560 a la región de dirección espacial 130 en el oligonucleótido adaptador universal 160. En la etapa 1435, las moléculas de ADN 1555 se escinden de la esfera de captura universal 150. Se forman dos configuraciones diferentes de la molécula de ADN 1555: A) una molécula de ADN 1565 que comprende (en la dirección 3' a 5') la región de cebador de SBS 125 (por ejemplo, SBS12), la región de dirección espacial 130, el oligonucleótido de cola 3' 1560, la región universal 1535, la molécula de ADN 1555, la región UMI 1545 y la región de cebador de SBS 1550 (por ejemplo, SBS3), y B) una molécula de ADN 1570 que comprende (en la dirección 3' a 5') la región de cebador de SBS 125 (por ejemplo, SBS12), la región de dirección espacial 130, el oligonucleótido de cola 3' 1560, la región de cebador de SBS 1550 (por ejemplo, SBS3), la región UMI 1545, la molécula de ADN 1555 y la región universal 1535. En la etapa 1440, las moléculas de ADN 1565 (A) y 1570 (B) se amplifican usando un primer cebador de SBS 1575 y un segundo cebador de SBS 1580. El primer cebador de SBS 1575 comprende una secuencia de cebador de SBS 125a que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS 125 y una secuencia P71585. El segundo cebador de SBS 1580 comprende una secuencia de cebador de SBS 1550a que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS 1550 y una secuencia de P5. Un amplicón de la biblioteca 1595 amplificado a partir de la molécula de ADN 1565 usando los cebadores de SBS 1575 y 1580 está flanqueado en el extremo 3' por la región P7 1585, la región de cebador de SBS 125 (por ejemplo, SBS12), la región de dirección espacial 130, el oligonucleótido de cola 3' 1560 y la región universal 1535, y en el extremo 5' por la región UMI 1545, la región de cebador de SBS 1550 (por ejemplo, SBS3) y la región de cebador P51590. Debido a la configuración de las secuencias de SBS en la molécula de ADN 1570, la molécula de ADN 1570 no se amplifica.Figures 15A, 15B and 15C illustrate the steps of a method 1400 of Figure 14. Specifically, a tissue section (not shown) comprises a region of target DNA 1510. The target DNA molecule 1510 may include a 1515 mutation. At step 1410, a first gene-specific capture probe 1520 and a second gene-specific capture probe 1525 flanking a region of interest are hybridized in situ to the DNA molecule 1510. The gene-specific capture probe 1520 comprises a 1530 gene-specific region and a 1535 universal region. The 1525 gene-specific capture probe may comprise a second 1540 gene-specific region, a 1545 UMI region, and a 1550 SBS primer region (eg, SBS3). At step 1415, an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking 1520 and 1525 gene-specific capture probes in the region of interest to generate a 1555 DNA molecule. The 1555 DNA molecule comprises the 1535 universal region, the 1545 UMI region, and the 1550 SBS primer region. At step 1420, the 1555 DNA is amplified (e.g. , isothermal in situ amplification) to generate multiple copies (ie, multiple amplicons) of the target region of interest. Amplification, eg, isothermal amplification, is performed using a 1535a primer region that is complementary to the 1535 universal region and a 1550a primer region that is complementary to the 1550 SBS primer region. adds a 3' tail oligonucleotide 1560 to DNA amplicons to prevent self-coupling. At step 1430, the 1555 DNA molecule is denatured and transferred to universal capture sphere 150. For example, tissue sample containing the 1555 DNA molecule or a substrate comprising the 1555 DNA molecule derived from the tissue sample (not shown) is brought into contact with universal capture sphere 150. Each strand (i.e., top strand "A" and bottom strand "B") of the 1555 DNA molecule is captured onto the universal capture bead 150 by coupling the 3' tail oligonucleotide 1560 to the spatial address region 130 in the universal adapter oligonucleotide 160. At step 1435, the 1555 DNA molecules are cleaved from the universal capture bead 150. form two different configurations of the 1555 DNA molecule: A) a 1565 DNA molecule comprising (in the 3' to 5' direction) the SBS primer region 125 (eg, SBS12), the spatial address region 130 , the 3' tail oligonucleotide 1560, the universal region 1535, the DNA molecule 1555, the UMI region 1545, and the primer region of SBS 1550 (eg, SBS3), and B) a DNA molecule 1570 comprising (in the 3' to 5' direction) the SBS primer region 125 (eg, SBS12), spatial address region 130, 3' tail oligonucleotide 1560, SBS primer region 1550 (eg, SBS3), UMI region 1545, DNA 1555 and the universal region 1535. At step 1440, the DNA molecules 1565 (A) and 1570 (B) are amplified using a first primer of SBS 1575 and a second primer of SBS 1580. The first primer of SBS 1575 comprises an SBS 125a primer sequence that is complementary to the SBS 125 primer sequence and a P71585 sequence. The SBS 1580 second primer comprises an SBS 1550a primer sequence that is complementary to the SBS 1550 primer sequence and a P5 sequence. A 1595 library amplicon amplified from the 1565 DNA molecule using SBS primers 1575 and 1580 is flanked at the 3' end by the P7 1585 region, the SBS 125 primer region (eg, SBS12), the spatial address region 130, the 3' tail oligonucleotide 1560, and the universal region 1535, and at the 5' end by the UMI region 1545, the SBS primer region 1550 (eg, SBS3), and the primer region P51590. Due to the configuration of the SBS sequences in the 1570 DNA molecule, the 1570 DNA molecule is not amplified.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con el oligonucleótido adaptador universal 160 que se fija sobre la superficie de la esfera de captura universal 150. La molécula de ADN 1555 se captura sobre la esfera de captura universal 150 mediante el acoplamiento del oligonucleótido de cola 3' 1560 a la dirección espacial 130. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz y los oligonucleótidos adaptadores universales 160 se liberan de la matriz hacia la muestra de tejido mediante escisión de la secuencia escindible opcional 120.In this example, the tissue sample is brought into contact with universal adapter oligonucleotide 160 which is affixed onto the surface of universal capture bead 150. The DNA molecule 1555 is captured onto universal capture bead 150 by coupling of the 3' tail oligonucleotide 1560 to the spatial direction 130. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the matrix and the universal adapter oligonucleotides 160 are released from the matrix into the tissue sample by cleavage of the optional cleavable sequence 120.

4.3 Transferencia de ácidos nucleicos a matrices de captura4.3 Transfer of nucleic acids to capture matrices

En algunas realizaciones de los métodos descritos en el presente documento, las moléculas de ácido nucleico pueden transferirse desde una muestra, tal como una sección de tejido, a una matriz de captura mediante difusión pasiva. In some embodiments of the methods described herein, nucleic acid molecules can be transferred from a sample, such as a tissue section, to a capture matrix by passive diffusion.

En algunas realizaciones, la transferencia de moléculas de ácido nucleico desde una muestra a una matriz de captura se puede facilitar, por ejemplo, mediante electroforesis o centrifugación.In some embodiments, the transfer of nucleic acid molecules from a sample to a capture matrix can be facilitated, for example, by electrophoresis or centrifugation.

En algunas realizaciones, las moléculas de ácido nucleico se pueden transferir directamente desde una muestra, como una sección de tejido, a una matriz de captura. Por ejemplo, una sección de tejido se puede colocar directamente sobre una matriz de captura.In some embodiments, nucleic acid molecules can be transferred directly from a sample, such as a tissue section, to a capture matrix. For example, a tissue section can be placed directly on a capture matrix.

En algunas realizaciones, las moléculas de ácido nucleico pueden transferirse indirectamente desde una muestra, como una sección de tejido, a una matriz de captura. Por ejemplo, los ácidos nucleicos de una sección de tejido se pueden transferir primero a uno o más sustratos intermedios, por ejemplo, cualquier sustrato que no sea una matriz de captura, de modo que la orientación espacial relativa de los ácidos nucleicos en el sustrato intermedio refleje la orientación espacial relativa en la sección de tejido. A continuación, los ácidos nucleicos pueden transferirse desde el sustrato intermedio a la matriz de captura, de modo que la orientación espacial relativa de los ácidos nucleicos en la matriz de captura refleje la orientación espacial relativa de los ácidos nucleicos en la sección de tejido. La transferencia indirecta puede ocurrir, por ejemplo, mediante difusión pasiva o mediante transferencia facilitada (por ejemplo, electroforesis o centrifugación). El sustrato intermedio puede ser, por ejemplo, una membrana, tal como una membrana de nailon, un gel o una placa de micropocillos. En algunas realizaciones, los ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido se pueden transferir primero a un gel, luego a una o más membranas y luego a la matriz de captura. En algunas realizaciones, el sustrato intermedio se puede configurar de manera que estabilice la separación de los ácidos nucleicos en diferentes regiones espaciales de la sección de tejido. Por ejemplo, los ácidos nucleicos en diferentes regiones espaciales en la sección de tejido se pueden separar permanentemente entre sí colocando diferentes fragmentos de la sección de tejido (o de un gel o membrana que comprende ácidos nucleicos de la sección de tejido) en diferentes pocillos de la placa de micropocillos. de modo que la orientación espacial relativa de los fragmentos de la sección de tejido en la placa de micropocillos se pueda correlacionar con la orientación espacial relativa de los fragmentos en la sección de tejido. Los ácidos nucleicos de los fragmentos de tejido en la placa de micropocillos se pueden transferir posteriormente desde la placa de micropocillos a la matriz de captura. In some embodiments, nucleic acid molecules can be indirectly transferred from a sample, such as a tissue section, to a capture matrix. For example, nucleic acids from a tissue section may first be transferred to one or more intermediate substrates, eg, any substrate that is not a capture matrix, such that the relative spatial orientation of the nucleic acids in the intermediate substrate reflect the relative spatial orientation in the tissue section. Nucleic acids can then be transferred from the intermediate substrate to the capture matrix such that the relative spatial orientation of the nucleic acids in the capture matrix reflects the relative spatial orientation of the nucleic acids in the tissue section. Indirect transfer can occur, for example, by passive diffusion or by facilitated transfer (eg, electrophoresis or centrifugation). The intermediate substrate can be, for example, a membrane, such as a nylon membrane, a gel, or a microwell plate. In some embodiments, nucleic acids from a tissue sample may be transferred first to a gel, then to one or more membranes, and then to the capture matrix. In some embodiments, the intermediate substrate can be configured to stabilize the separation of nucleic acids in different spatial regions of the tissue section. For example, nucleic acids in different spatial regions in the tissue section can be permanently separated from one another by placing different fragments of the tissue section (or of a gel or membrane comprising nucleic acids from the tissue section) in different wells of the microwell plate. such that the relative spatial orientation of the tissue section fragments in the microwell plate can be correlated with the relative spatial orientation of the tissue section fragments. Nucleic acids from the tissue fragments in the microwell plate can subsequently be transferred from the microwell plate to the capture matrix.

En algunas realizaciones, se pueden usar sustratos intermedios para producir dos o más copias de ácidos nucleicos cuya orientación espacial relativa puede correlacionarse con su orientación espacial relativa en una sección de tejido. Por ejemplo, los ácidos nucleicos se pueden transferir desde una sección de tejido a varias membranas, por ejemplo, colocando la sección de tejido sobre una membrana que forma la primera capa de varias membranas en capas. La transferencia desde la sección de tejido a las dos o más membranas estratificadas puede producirse, por ejemplo, mediante difusión pasiva o puede facilitarse. La orientación espacial de los ácidos nucleicos en cada una de las dos o más membranas en capas corresponde a la orientación espacial relativa de los ácidos nucleicos en la sección de tejido. Los ácidos nucleicos de las dos o más membranas estratificadas se pueden transferir posteriormente a dos o más matrices de captura.In some embodiments, intermediate substrates can be used to produce two or more copies of nucleic acids whose relative spatial orientation can be correlated to their relative spatial orientation in a tissue section. For example, nucleic acids can be transferred from a tissue section to various membranes, for example, by placing the tissue section on a membrane that forms the first layer of several layered membranes. Transfer from the tissue section to the two or more layered membranes may occur, for example, by passive diffusion or may be facilitated. The spatial orientation of the nucleic acids in each of the two or more layered membranes corresponds to the relative spatial orientation of the nucleic acids in the tissue section. Nucleic acids from the two or more layered membranes can subsequently be transferred to two or more capture matrices.

En algunas realizaciones, la transferencia de moléculas de ácido nucleico de una muestra a una matriz de captura se puede facilitar utilizando nanopartículas magnéticamente sensibles.In some embodiments, the transfer of nucleic acid molecules from a sample to a capture matrix can be facilitated using magnetically responsive nanoparticles.

(a) Transferencia facilitada de ácidos nucleicos a matrices de captura (a) Facilitated transfer of nucleic acids to capture matrices

En algunas realizaciones, la transferencia del ácido nucleico facilitada puede resultar en mayores rendimientos de transferencia de ácido nucleico de la muestra a la matriz de captura, en comparación con la transferencia de ácido nucleico por difusión pasiva en condiciones experimentales comparables (por ejemplo, temperatura de transferencia, tampón de transferencia y similares). En algunas realizaciones, la transferencia de ácido nucleico facilitada puede resultar en al menos 2 veces, al menos 3 veces, al menos 4 veces, al menos 5 veces, al menos 6 veces, al menos 7 veces, al menos 8 veces, al menos 9 veces, al menos 10 veces, al menos 15 veces, al menos 20 veces, al menos 25 veces, al menos 50 veces, o al menos 100 veces mayores rendimientos en comparación con la transferencia de ácidos nucleicos por difusión pasiva. Los métodos para analizar la eficacia de la transferencia de ácidos nucleicos son bien conocidos en la técnica, por ejemplo, utilizando ácidos nucleicos marcados con radioisótopos o marcados con fluorescencia, o comparando rendimientos o eficiencias de reacciones de secuenciación de próxima generación. In some embodiments, facilitated transfer of nucleic acid may result in higher yields of transfer of nucleic acid from the sample to the capture matrix, compared to transfer of nucleic acid by passive diffusion under comparable experimental conditions (e.g., temperature of transfer). transfer, transfer buffer and the like). In some embodiments, facilitated nucleic acid transfer may result in at least 2-fold, at least 3-fold, at least 4-fold, at least 5-fold, at least 6-fold, at least 7-fold, at least 8-fold, at least 9-fold, at least 10-fold, at least 15-fold, at least 20-fold, at least 25-fold, at least 50-fold, or at least 100-fold higher yields compared to passive diffusion transfer of nucleic acids. Methods for analyzing nucleic acid transfer efficiency are well known in the art, for example, using radioisotope-labeled or fluorescently-labeled nucleic acids, or comparing yields or efficiencies of next-generation sequencing reactions.

En algunas realizaciones, la transferencia del ácido nucleico facilitada puede permitir una reducción de los tiempos de transferencia, en comparación con la transferencia del ácido nucleico por difusión pasiva en condiciones experimentales por lo demás comparables (por ejemplo, una reducción de los tiempos de transferencia de más de 12 h, más de 24 h, más de 36 h, o de más de 48 h a menos de 6 h, menos de 4 h, menos de 2 h, o menos de 1 h). En algunas realizaciones, la transferencia del ácido nucleico facilitada puede resultar en al menos 2 veces, al menos 3 veces, al menos 4 veces, al menos 5 veces, al menos 6 veces, al menos 7 veces, al menos 8 veces, al menos 9 veces, al menos 10 veces de reducción de los tiempos de transferencia, en comparación con la transferencia del ácido nucleico por difusión pasiva. Los métodos para analizar o comparar los tiempos de transferencia son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, el tiempo de transferencia puede representar el tiempo requerido para transferir una cierta cantidad de ácido nucleico de la muestra a la matriz de captura, según se determina, por ejemplo, mediante el uso de ácidos nucleicos marcados con radioisótopos o marcados con fluorescencia, o comparando rendimientos. o eficiencias de reacciones de secuenciación de próxima generación.In some embodiments, facilitated nucleic acid transfer may allow for reduced transfer times, compared to nucleic acid transfer by passive diffusion under otherwise comparable experimental conditions (e.g., reduced transfer times of more than 12 hours, more than 24 hours, more than 36 hours, or more than 48 hours, less than 6 hours, less than 4 hours, less than 2 hours, or less than 1 hour). In some embodiments, facilitated nucleic acid transfer may result in at least 2-fold, at least 3-fold, at least 4-fold, at least 5-fold, at least 6-fold, at least 7-fold, at least 8-fold, at least 9-fold, at least 10-fold reduction in transfer times, compared to nucleic acid transfer by passive diffusion. Methods for analyzing or comparing transfer times are well known in the art. For example, the transfer time may represent the time required to transfer a certain amount of nucleic acid from the sample to the capture matrix, as determined, for example, by the use of radioisotope-labeled or fluorescently-labeled nucleic acids, or comparing returns. or efficiencies of next-generation sequencing reactions.

En algunas realizaciones, la transferencia de ácidos nucleicos facilitada puede permitir la transferencia de ácidos nucleicos de muestras más grandes, por ejemplo, cortes de tejido más gruesos, a una matriz de captura, en comparación con la transferencia de ácidos nucleicos por difusión pasiva en condiciones experimentales por lo demás comparables. En algunas realizaciones, la transferencia de ácidos nucleicos facilitada puede permitir la transferencia de ácidos nucleicos de cortes de tejido que tienen al menos 2 veces, al menos 3 veces, al menos 4 veces, al menos 5 veces, al menos 6 veces , al menos 7 veces, al menos 8 veces, al menos 9 veces o al menos 10 veces mayor espesor, en comparación con el espesor de las muestras que se aplican típicamente cuando se transfieren ácidos nucleicos por difusión pasiva (por ejemplo, desde aproximadamente 10 gm hasta aproximadamente 100 gm de espesor). En algunas realizaciones, el grosor de un corte de tejido puede ser inferior a aproximadamente 5 gm. In some embodiments, facilitated transfer of nucleic acids may allow transfer of nucleic acids from larger samples, eg, thicker tissue sections, to a capture matrix, compared to transfer of nucleic acids by passive diffusion under conditions. otherwise comparable experiments. In some embodiments, facilitated nucleic acid transfer may allow transfer of nucleic acids from tissue sections that are at least 2-fold, at least 3-fold, at least 4-fold, at least 5-fold, at least 6-fold, at least 7-fold, at least 8-fold, at least 9-fold, or at least 10-fold thicker, compared to the thickness of samples typically applied when transferring nucleic acids by passive diffusion (eg, from about 10 gm to about 100gm thick). In some embodiments, the thickness of a tissue section may be less than about 5 gm.

En algunas realizaciones, la transferencia del ácido nucleico de una muestra de tejido puede facilitarse con respecto a ciertos sitios de captura en una matriz de captura, mientras que la transferencia del ácido nucleico desde una muestra de tejido puede realizarse a través de difusión pasiva con respecto a ciertos otros sitios de captura en la matriz de captura. En algunas realizaciones, la transferencia del ácido nucleico desde una muestra de tejido a una matriz de captura se puede facilitar con respecto a un subconjunto seleccionado de sitios de captura, por ejemplo, un subconjunto de al menos 1 %, al menos 3 %, al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 20 %, al menos 30 %, al menos 40 %, al menos 50 %, al menos 60 %, al menos 70 %, al menos 80 %, al menos 90 %, al menos 95 %, al menos 98 %, o al menos 99 % de los sitios de captura.In some embodiments, transfer of nucleic acid from a tissue sample may be facilitated with respect to certain capture sites in a capture matrix, while transfer of nucleic acid from a tissue sample may be via passive diffusion with respect to certain capture sites. to certain other capture sites in the capture matrix. In some embodiments, transfer of nucleic acid from a tissue sample to a capture matrix may be facilitated with respect to a selected subset of capture sites, e.g., a subset of at least 1%, at least 3%, al at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, at least 98%, or at least 99% of capture sites.

(B) Sistema electroforético para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido (B) Electrophoretic system for spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample

En algunas realizaciones, se puede integrar una matriz de captura (es decir, una matriz de sitios de captura) con un sistema electroforético para forzar a las moléculas de ácido nucleico a moverse directamente desde una sección de tejido a las sondas de captura. En algunas realizaciones, el ácido nucleico es ARN. En algunas realizaciones, el ácido nucleico es ADN (por ejemplo, ADNc o amplicones de ADN).In some embodiments, a capture array (ie, an array of capture sites) can be integrated with an electrophoretic system to force nucleic acid molecules to move directly from a tissue section to capture probes. In some embodiments, the nucleic acid is RNA. In some embodiments, the nucleic acid is DNA (eg, cDNA or DNA amplicons).

La figura 16 ilustra una vista lateral de una parte de un ejemplo de sistema de transferencia electroforética 1600 que está configurado para la detección espacial y el análisis de ácido nucleico en una muestra de tejido. El sistema de transferencia electroforética 1600 comprende una matriz de captura 1610. La matriz de captura 1610 puede ser la matriz de captura 100 de la figura 1A. La matriz de captura 1610 comprende un soporte sólido 1615. En algunas realizaciones, el soporte sólido 1615 es un sustrato de vidrio plano. Se forma una disposición (por ejemplo, filas y columnas) de sitios de captura 1620 sobre un soporte sólido 1615. En algunas realizaciones, se muestra una fila de seis sitios de captura 1620 (es decir, sitios de captura 1620a a 1620f), pero puede usarse cualquier número y configuración de sitios captura 1620. Se inmovilizan una pluralidad de oligonucleótidos (no se muestra) en cada uno de los sitios de captura 1620. Asociado con cada sitio de captura 1620 hay un electrodo inferior 1625 (por ejemplo, seis electrodos inferiores 1625a a 1625f). En este ejemplo, se muestra un electrodo inferior 1625 para cada sitio de captura 1620, pero se puede usar cualquier número de electrodos inferiores 1625 por sitio de captura 1620. Por ejemplo, la matriz de captura 1610 puede incluir 2 electrodos inferiores 1625 por sitio de captura 1620, o 10 electrodos inferiores 1625 por sitio de captura 1620, o 100 electrodos inferiores 1625 por sitio de captura 1620, o cualquier número de electrodos inferiores 1625 por sitio de captura 1620. Se coloca un sustrato de muestra 1630 encima de la matriz de captura 1610. En un ejemplo, el sustrato de muestra 1630 es un sustrato de vidrio plano. El sustrato de muestra 1630 incluye una disposición de electrodos superiores 1635. En este ejemplo, la disposición de los electrodos superiores 1635 corresponde a la disposición de los electrodos inferiores 1625 en la matriz de captura 1610, es decir, un electrodo superior 1635 (por ejemplo, electrodos superiores 1635a a 1635f) por electrodo inferior 1625 (por ejemplo, electrodos inferiores 1625a a 1625f). En otro ejemplo (no se muestra), el sustrato de muestra 1630 incluye un único electrodo superior 1635. Se monta una muestra de tejido 1640 sobre la superficie del sustrato de muestra 1630 que está frente a los sitios de captura 1620 de la matriz de captura 1610.Figure 16 illustrates a side view of a portion of an exemplary electrophoretic blot system 1600 that is configured for spatial detection and analysis of nucleic acid in a tissue sample. the system electrophoretic transfer 1600 comprises a capture matrix 1610. The capture matrix 1610 may be the capture matrix 100 of Figure 1A. Capture array 1610 comprises a solid support 1615. In some embodiments, solid support 1615 is a flat glass substrate. An array (eg, rows and columns) of capture sites 1620 is formed on solid support 1615. In some embodiments, a row of six capture sites 1620 (i.e., capture sites 1620a through 1620f) is shown, but Any number and configuration of capture sites 1620 may be used. A plurality of oligonucleotides (not shown) are immobilized at each of the capture sites 1620. Associated with each capture site 1620 is a lower electrode 1625 (eg, six lower electrodes). lower 1625a to 1625f). In this example, one lower electrode 1625 is shown for each capture site 1620, but any number of lower electrodes 1625 may be used per capture site 1620. For example, the capture array 1610 may include 2 lower electrodes 1625 per capture site. 1620 capture site, or 10 1625 bottom electrodes per 1620 capture site, or 100 1625 bottom electrodes per 1620 capture site, or any number of 1625 bottom electrodes per 1620 capture site. capture 1610. In one example, sample substrate 1630 is a flat glass substrate. The sample substrate 1630 includes an upper electrode arrangement 1635. In this example, the upper electrode arrangement 1635 corresponds to the lower electrode arrangement 1625 in the capture array 1610, that is, an upper electrode 1635 (for example , upper electrodes 1635a to 1635f) by lower electrode 1625 (eg, lower electrodes 1625a to 1625f). In another example (not shown), sample substrate 1630 includes a single top electrode 1635. A tissue sample 1640 is mounted on the surface of sample substrate 1630 facing capture sites 1620 of the capture array. 1610.

Los sitios de captura 1620, los electrodos inferiores 1625 y los electrodos superiores 1635 están configurados para la transferencia electroforética y la captura de ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido de modo que se mantenga la orientación espacial y se produzca la difusión de ácidos nucleicos desde la muestra de tejido y se elimina, o se reduce sustancialmente, la pérdida de ácidos nucleicos entre los sitios de captura 1620. Cada uno de los sitios de captura 1620 puede dirigirse (cargarse) individualmente o todos los grupos o grupos seleccionados de los sitios de captura 1620 pueden dirigirse en común como una sola unidad. Una fuente de voltaje 1645 está conectada a través de los electrodos inferiores 1625 y los electrodos superiores 1635. En presencia de un campo eléctrico suministrado por la fuente de voltaje 1645, se transfieren una pluralidad de ácidos nucleicos 1650 desde la muestra de tejido 1640 a los sitios de captura 1620. Se capturan los ácidos nucleicos 1650 en los sitios de captura 1620 mediante hibridación para capturar sondas (no se muestra) que están inmovilizadas a los sitios de captura 1620.Capture sites 1620, lower electrodes 1625, and upper electrodes 1635 are configured for electrophoretic transfer and capture of nucleic acids from a tissue sample such that spatial orientation is maintained and diffusion of nucleic acids from the tissue sample is maintained. tissue sample and leakage of nucleic acids between capture sites 1620 is eliminated or substantially reduced. Each of the capture sites 1620 can be targeted (loaded) individually or all or selected groups of the capture sites. Capture 1620 can be run together as a single unit. A voltage source 1645 is connected across the lower electrodes 1625 and the upper electrodes 1635. In the presence of an electric field supplied by the voltage source 1645, a plurality of nucleic acids 1650 are transferred from the tissue sample 1640 to the 1620 capture sites. Nucleic acids 1650 are captured at the 1620 capture sites by hybridization to capture probes (not shown) that are immobilized to the 1620 capture sites.

4.4 Detección espacial y análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido utilizando conjuntos de sondas de captura4.4 Spatial Detection and Analysis of Nucleic Acids in a Tissue Sample Using Capture Probe Sets

De acuerdo con los métodos descritos en este documento, la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido se pueden realizar utilizando conjuntos de dos o más sondas de captura (por ejemplo, 3 o más, 4 o más, 5 o más, 6 o más, 7 o más, 8 o más, 9 o más, o 10 o más sondas de captura). Normalmente, al menos una primera sonda de captura en un conjunto de sondas de captura se inmoviliza sobre una matriz de captura. En algunas realizaciones, se puede inmovilizar una segunda sonda de captura sobre la misma matriz de captura que la primera sonda de captura, por ejemplo, en las proximidades de la primera sonda de captura, por ejemplo, en el mismo sitio de captura. En algunas realizaciones, se puede inmovilizar una segunda sonda de captura sobre una partícula, tal como una partícula magnética o una nanopartícula magnética. Véase, por ejemplo, la sección 5.6. En algunas realizaciones, una segunda sonda de captura puede estar en disolución, por ejemplo, para usarse para realizar reacciones in situ con un ácido nucleico en una muestra de tejido.In accordance with the methods described herein, spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample can be performed using sets of two or more capture probes (eg, 3 or more, 4 or more, 5 or more). more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, or 10 or more capture probes). Typically, at least a first capture probe in a set of capture probes is immobilized on a capture matrix. In some embodiments, a second capture probe may be immobilized on the same capture matrix as the first capture probe, eg, in close proximity to the first capture probe, eg, at the same capture site. In some embodiments, a second capture probe can be immobilized on a particle, such as a magnetic particle or magnetic nanoparticle. See, for example, section 5.6. In some embodiments, a second capture probe may be in solution, for example, to be used to perform in situ reactions with a nucleic acid in a tissue sample.

Las sondas de captura en los conjuntos de sondas de captura individual e independientemente pueden tener una variedad de regiones diferentes, por ejemplo, una región de captura (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen), una región de unión al cebador (por ejemplo, una región de cebador de SBS, tal como una región SBS3 o SBS12, u otra región universal, tal como una región P5 o P7), una región de dirección espacial (por ejemplo, una región de dirección espacial parcial o combinatoria) o una región escindible.The capture probes in the capture probe sets can individually and independently have a variety of different regions, for example, a capture region (eg, a gene-specific or universal capture region), a primer-binding region (for example, an SBS primer region, such as an SBS3 or SBS12 region, or other universal region, such as a P5 or P7 region), a spatial targeting region (for example, a combinatorial or partial spatial targeting region ) or a cleavable region.

En algunas realizaciones, solo una sonda de captura en un conjunto de sondas de captura comprende una región de captura. En algunas realizaciones, dos o más sondas de captura en un conjunto de sondas de captura comprenden una región de captura.In some embodiments, only one capture probe in a set of capture probes comprises a capture region. In some embodiments, two or more capture probes in a capture probe set comprise a capture region.

En algunas realizaciones, solo una sonda en un conjunto de sondas de captura comprende una región de dirección espacial, por ejemplo, tal como una región de dirección espacial completa que describe la posición de un sitio de captura en una matriz de captura. En algunas realizaciones, dos o más sondas en un conjunto de sondas de captura pueden comprender una región de dirección espacial, por ejemplo, dos o más sondas pueden comprender cada una una región de dirección espacial parcial (es decir, región de dirección combinatoria), en las que cada región de dirección parcial describe la posición de un sitio de captura en una matriz de captura, por ejemplo, a lo largo del eje x o el eje y.In some embodiments, only one probe in a set of capture probes comprises a spatial address region, eg, such as a full spatial address region that describes the position of a capture site in a capture array. In some embodiments, two or more probes in a capture probe set may comprise a spatial address region, for example, two or more probes may each comprise a partial spatial address region (i.e., combinatorial address region), wherein each partial address region describes the position of a capture site in a capture matrix, eg, along the x-axis or the y-axis.

En algunas realizaciones, un conjunto de sondas de captura puede comprender al menos una sonda de captura que comprende una región de captura y una región de dirección espacial (por ejemplo, una región de dirección espacial completa o parcial). En algunas realizaciones, ninguna sonda de captura en un conjunto de sondas de captura comprende tanto una región de captura como una región de dirección espacial. In some embodiments, a capture probe set may comprise at least one capture probe comprising a capture region and a spatial address region (eg, a full or partial spatial address region). In some embodiments, no capture probe in a set of capture probes comprises both a capture region and a spatial address region.

En otro aspecto, en la presente se proporciona una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende un sitio de captura que comprende un conjunto de sondas de captura. En algunas realizaciones, el conjunto de sondas de captura comprende al menos dos sondas de captura (es decir, al menos un par de sondas de captura). En algunas realizaciones, el conjunto de sondas de captura comprende tres o más, cuatro o más, cinco o más, seis o más, siete o más, ocho o más, nueve o más, o diez o más sondas de captura. En algunas realizaciones, la matriz de captura se puede integrar en un sistema de transferencia electroforética descrito en el presente documento. Véase, por ejemplo, la sección 5.3.In another aspect, a capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising a capture site comprising a set of capture probes. In some embodiments, the capture probe set comprises at least two capture probes (ie, at least one pair of capture probes). In some embodiments, the capture probe set comprises three or more, four or more, five or more, six or more, seven or more, eight or more, nine or more, or ten or more capture probes. In some embodiments, the capture matrix can be integrated into an electrophoretic transfer system described herein. See, for example, section 5.3.

La figura 17 ilustra una vista lateral de un sitio de captura 1700 sobre una matriz de captura (por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1A), en la que el único sitio de captura 1700 comprende dos conjuntos distintos de sondas de captura inmovilizadas. En algunas realizaciones, un conjunto de sondas de captura inmovilizadas comprende dos sondas de captura (es decir, un par de sondas de captura). En algunas realizaciones, un conjunto de sondas de captura inmovilizadas comprende tres o más sondas de captura. A modo de ejemplo, la figura 17 muestra el sitio de captura 1700a de una matriz de captura. Un primer conjunto de sondas de captura 1710 comprende una región de cebador de SBS 1715 (por ejemplo, SBS3) y una región de dirección espacial 1720. Cada sonda de captura 1710 inmovilizada al sitio de captura 1700a comprende la misma región de dirección espacial exclusiva 1720. Las sondas de captura 1710 inmovilizadas a otros sitios de captura 1700 (no se muestra), por ejemplo, sitios de captura 1700b a 1700f, incluyen cada una su propia región de dirección espacial exclusiva 1720 (por ejemplo, región de dirección espacial 1720b a 1720f), es decir, cada sitio de captura 1700 tiene una región de dirección espacial exclusiva. Un segundo conjunto de sondas de captura 1725 comprende una segunda región de cebador de SBS 1730 (por ejemplo, SBS12) y una región de captura específica de gen 1735, por ejemplo, región de captura específica de gen 1735a y región de captura específica de gen 1735b. En algunas realizaciones, el segundo conjunto de sondas de captura no comprende una secuencia de dirección espacial. En este ejemplo, se muestran dos sondas de captura con direcciones espaciales 1710 y sondas de captura 1725, pero puede inmovilizarse cualquier número de sondas de captura con direcciones espaciales 1710 y sondas de captura 1725 en el sitio de captura 1700a. En algunas realizaciones, la matriz de captura ilustrada en la figura 17 se puede integrar en un sistema de transferencia electroforética 1600 de la figura 16.Figure 17 illustrates a side view of a capture site 1700 on a capture array (for example, capture array 100 of Figure 1A), where the single capture site 1700 comprises two distinct sets of capture probes. immobilized. In some embodiments, an immobilized capture probe set comprises two capture probes (ie, a pair of capture probes). In some embodiments, an immobilized capture probe set comprises three or more capture probes. By way of example, Figure 17 shows capture site 1700a of a capture array. A first set of capture probes 1710 comprises an SBS primer region 1715 (eg, SBS3) and a spatial targeting region 1720. Each capture probe 1710 immobilized to capture site 1700a comprises the same unique spatial targeting region 1720 Capture probes 1710 immobilized to other capture sites 1700 (not shown), eg, capture sites 1700b to 1700f, each include their own unique spatial address region 1720 (eg, spatial address region 1720b to 1720f), that is, each capture site 1700 has a unique spatial address region. A second set of 1725 capture probes comprises a second SBS primer region 1730 (eg, SBS12) and a 1735 gene-specific capture region, eg, 1735a gene-specific capture region and 1735a gene-specific capture region. 1735b. In some embodiments, the second set of capture probes does not comprise a spatial address sequence. In this example, two capture probes with spatial addresses 1710 and capture probes 1725 are shown, but any number of capture probes with spatial addresses 1710 and capture probes 1725 may be immobilized at capture site 1700a. In some embodiments, the capture array illustrated in Figure 17 can be integrated into an electrophoretic transfer system 1600 of Figure 16.

Debido a que se utilizan al menos dos conjuntos diferentes de sondas de captura, por ejemplo, en la realización ilustrada en la figura 17, el número de oligonucleótidos necesarios para lograr la captura específica de gen se reduce sustancialmente. Por ejemplo, en una estrategia convencional, para el ARN de 100 genes diferentes en 20.000 sitios de captura, se necesitarían 2 millones de oligonucleótidos de captura con direcciones espaciales diferentes. Sin embargo, de acuerdo con los métodos descritos en el presente documento, para capturar ARN de 100 genes diferentes en 20.000 sitios de captura, solo se requieren 20.000 oligonucleótidos con direcciones espaciales y 100 oligonucleótidos de captura.Because at least two different sets of capture probes are used, for example, in the embodiment illustrated in Figure 17, the number of oligonucleotides needed to achieve gene-specific capture is substantially reduced. For example, in a conventional approach, for RNA from 100 different genes at 20,000 capture sites, 2 million capture oligonucleotides with different spatial directions would be needed. However, according to the methods described herein, to capture RNA from 100 different genes at 20,000 capture sites, only 20,000 spatially addressed oligonucleotides and 100 capture oligonucleotides are required.

En algunas realizaciones, una matriz de captura comprende un sitio de captura (por ejemplo, 1700a) que comprende un par de sondas de captura inmovilizadas sobre una superficie (por ejemplo, 1710 y 1725a), en la que una primera sonda de captura (por ejemplo, 1710) del par de sondas de captura comprende una primera región de unión al cebador (por ejemplo, la región de unión al cebador de SBS 1715; por ejemplo, SBS3) y una región de dirección espacial (por ejemplo, la región de dirección espacial 1720), y en la que una segunda sonda de captura (por ejemplo, 1725a) del par de sondas de captura comprende una segunda región de unión al cebador (por ejemplo, la región de unión al cebador de SBS 1730; por ejemplo, SBS12) y una región de captura (por ejemplo, 1735a).In some embodiments, a capture array comprises a capture site (eg, 1700a) comprising a pair of capture probes immobilized on a surface (eg, 1710 and 1725a), wherein a first capture probe (eg, example, 1710) of the capture probe pair comprises a first primer binding region (eg, the primer binding region of SBS 1715; eg, SBS3) and a spatial address region (eg, the primer binding region). spatial address 1720), and wherein a second capture probe (eg, 1725a) of the capture probe pair comprises a second primer-binding region (eg, the primer-binding region of SBS 1730; eg , SBS12) and a capture region (eg, 1735a).

En algunas realizaciones, la primera sonda de captura no comprende una región específica de gen.In some embodiments, the first capture probe does not comprise a gene-specific region.

En algunas realizaciones, la segunda sonda de captura no comprende una región de dirección espacial.In some embodiments, the second capture probe does not comprise a spatial address region.

En algunas realizaciones, el sitio de captura es una pluralidad de sitios de captura. En algunas realizaciones, la pluralidad de sitios de captura es 2 o más, 10 o más, 30 o más, 100 o más, 300 o más, 1.000 o más, 3.000 o más, 10.000 o más, 30.000 o más, 100.000 o más, 300.000 o más, 1.000.000 o más 3.000.000 o más, o 10.000.000 o 1.000. 000.000 o más sitios de captura.In some embodiments, the capture site is a plurality of capture sites. In some embodiments, the plurality of capture sites is 2 or more, 10 or more, 30 or more, 100 or more, 300 or more, 1,000 or more, 3,000 or more, 10,000 or more, 30,000 or more, 100,000 or more. , 300,000 or more, 1,000,000 or more 3,000,000 or more, or 10,000,000 or 1,000. 000,000 or more capture sites.

En algunas realizaciones, la matriz de captura comprende una densidad de sitios de captura de 1 o más, 2 o más, 10 o más, 30 o más, 100 o más, 300 o más, 1.000 o más, 3.000 o más, 10.000 o más, 100.000 o más, 1.000.000 o más, sitios de captura por centímetro cuadrado (cm2).In some embodiments, the capture matrix comprises a capture site density of 1 or more, 2 or more, 10 or more, 30 or more, 100 or more, 300 or more, 1,000 or more, 3,000 or more, 10,000 or more. more, 100,000 or more, 1,000,000 or more, capture sites per square centimeter (cm2).

En algunas realizaciones, el par de sondas de captura en un sitio de captura es una pluralidad de pares de sondas de captura. En algunas realizaciones, la pluralidad de sondas de captura es 2 o más, 10 o más, 30 o más, 100 o más, 300 o más, 1.000 o más, 3.000 o más, 10.000 o más, 30.000 o más, 100.000 o más, 300.000 o más, 1.000.000 o más 3.000. 000 o más, o 10.000.000 o más, 100.000.000 o más, o 1.000.000.000 o más sondas de captura.In some embodiments, the capture probe pair at a capture site is a plurality of capture probe pairs. In some embodiments, the plurality of capture probes is 2 or more, 10 or more, 30 or more, 100 or more, 300 or more, 1,000 or more, 3,000 or more, 10,000 or more, 30,000 or more, 100,000 or more , 300,000 or more, 1,000,000 or more 3,000. 000 or more, or 10,000,000 or more, 100,000,000 or more, or 1,000,000,000 or more capture probes.

En algunas realizaciones, el par de sondas de captura en un sitio de captura de una matriz de captura es una pluralidad de pares de sondas de captura. En algunas realizaciones, cada primera sonda de captura en la pluralidad de pares de sondas de captura dentro del mismo sitio de captura comprende la misma secuencia de dirección espacial. En algunas realizaciones, cada primera sonda de captura en la pluralidad de pares de sondas de captura en diferentes sitios de captura comprende una secuencia de dirección espacial diferente.In some embodiments, the capture probe pair at a capture site of a capture array is a plurality of capture probe pairs. In some embodiments, each first capture probe in the plurality of pairs of capture probes within the same capture site comprises the same spatial address sequence. In some embodiments, each first capture probe in the plurality of pairs of capture probes at different capture sites comprises a different spatial address sequence.

En algunas realizaciones, uno o más sitios de captura de la matriz de captura tienen el mismo número de primeras sondas de captura y de segundas sondas de captura. En algunas realizaciones, uno o más sitios de captura tienen más primeras sondas de captura que segundas sondas de captura. Por ejemplo, en algunas realizaciones, uno o más sitios de captura tienen al menos 2 veces, al menos 3 veces, al menos 10 veces, al menos 30 veces, al menos 100 veces, al menos 300 veces, en al menos 1.000 veces, al menos 3.000 veces o al menos 10.000 veces más primeras sondas de captura que segundas sondas de captura. En algunas realizaciones, uno o más sitios de captura tienen más segundas sondas de captura que primeras sondas de captura. Por ejemplo, en algunas realizaciones, uno o más sitios de captura tienen al menos 2 veces, al menos 3 veces, al menos 10 veces, al menos 30 veces, al menos 100 veces, al menos 300 veces, en al menos 1000 veces, al menos 3000 veces o al menos 10.000 veces más segundas sondas de captura que primeras sondas de captura.In some embodiments, one or more capture sites in the capture array have the same number of first capture probes and second capture probes. In some embodiments, one or more capture sites have more first capture probes than second capture probes. For example, in some embodiments, one or more capture sites have at least 2 times, at least 3 times, at least 10 times, at least 30 times, at least 100 times, at least 300 times, at least 1,000 times, at least 3,000 times or at least 10,000 times more first capture probes than second capture probes. In some embodiments, one or more capture sites have more second capture probes than first capture probes. For example, in some embodiments, one or more capture sites have at least 2 times, at least 3 times, at least 10 times, at least 30 times, at least 100 times, at least 300 times, at least 1000 times, at least 3000 times or at least 10,000 times more second capture probes than first capture probes.

En algunas realizaciones, la matriz de captura está integrada en un sistema de electroforesis. En algunas realizaciones, el sistema de electroforesis es un sistema de electroforesis como se describe en la sección 5.3 (ver, por ejemplo, la figura 16). En algunas realizaciones, cada sitio de captura puede dirigirse eléctricamente de forma independiente en el sistema de electroforesis. En algunas realizaciones, un sitio de captura en el sistema de electroforesis está configurado para la transferencia y captura de ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido de modo que la difusión de ácidos nucleicos desde la muestra de tejido y la pérdida de ácidos nucleicos entre los sitios de captura se reducen sustancialmente en relación con una transferencia pasiva de ácidos nucleicos que se produce en condiciones por lo demás idénticas en ausencia del sistema de electroforesis, por ejemplo, por difusión. In some embodiments, the capture matrix is integrated into an electrophoresis system. In some embodiments, the electrophoresis system is an electrophoresis system as described in section 5.3 (see, eg, Figure 16). In some embodiments, each capture site can be independently electrically targeted in the electrophoresis system. In some embodiments, a capture site in the electrophoresis system is configured for the transfer and capture of nucleic acids from a tissue sample such that diffusion of nucleic acids from the tissue sample and loss of nucleic acids between Capture sites are substantially reduced relative to a passive nucleic acid transfer that occurs under otherwise identical conditions in the absence of the electrophoresis system, eg, by diffusion.

En algunas realizaciones, la superficie de la matriz de captura es una superficie plana, por ejemplo, una superficie de vidrio. Ver, por ejemplo, la figura 1B. En algunas realizaciones, la superficie de la matriz de captura comprende uno o más pocillos. En algunas realizaciones, dichos uno o más pocillos corresponden a uno o más sitios de captura. En algunas realizaciones, la superficie de la matriz de captura es una superficie de esferas, por ejemplo, como se ilustra en la figura 1C.In some embodiments, the capture array surface is a flat surface, eg, a glass surface. See, for example, Figure 1B. In some embodiments, the capture array surface comprises one or more wells. In some embodiments, said one or more wells correspond to one or more capture sites. In some embodiments, the surface of the capture array is a surface of spheres, for example, as illustrated in Figure 1C.

En algunas realizaciones, la región de captura en la segunda sonda de captura es una región de captura específica de gen. En algunas realizaciones, la región de captura específica de gen en la segunda sonda de captura comprende la secuencia de una sonda oligonucleotídica de TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) (Illumina, Inc.). Por ejemplo, las regiones de captura específicas de gen en una pluralidad de segundas sondas de captura en un sitio de captura pueden comprender una pluralidad de secuencias de sondas de oligonucleótidos de TSCA.In some embodiments, the capture region in the second capture probe is a gene-specific capture region. In some embodiments, the gene-specific capture region in the second capture probe comprises the sequence of a TruSeq™ Custom Amplicon (TSCA) oligonucleotide probe (Illumina, Inc.). For example, gene-specific capture regions in a plurality of second capture probes at a capture site may comprise a plurality of TSCA oligonucleotide probe sequences.

En algunas realizaciones, la región de captura en la segunda sonda de captura es una región de captura universal. En algunas realizaciones, la región de captura universal en la segunda sonda de captura comprende una secuencia de cebador aleatorio. Por ejemplo, las regiones de captura en una pluralidad de segundas sondas de captura en un sitio de captura pueden comprender secuencias aleatorias. En algunas realizaciones, la región de captura universal en una segunda sonda de captura comprende una secuencia de captura de poli-T. Por ejemplo, algunas o todas las secuencias de captura universal en una pluralidad de segundas sondas de captura en un sitio de captura pueden comprender una secuencia de captura de poli-T.In some embodiments, the capture region in the second capture probe is a universal capture region. In some embodiments, the universal capture region in the second capture probe comprises a random primer sequence. For example, the capture regions in a plurality of second capture probes at a capture site may comprise random sequences. In some embodiments, the universal capture region in a second capture probe comprises a poly-T capture sequence. For example, some or all of the universal capture sequences in a plurality of second capture probes at a capture site may comprise a poly-T capture sequence.

En algunas realizaciones, las regiones de captura en una o más segundas sondas de captura de un sitio de captura pueden ser esencialmente las mismas regiones de captura en dos o más sitios de captura de la matriz de captura. En algunas realizaciones, al menos el 1 %, al menos el 5 %, al menos el 10 %, al menos el 15 %, al menos el 20 %, al menos el 25 %, al menos el 30 %, al menos el 40 %, al menos el 50 %, al menos al menos el 60 %, al menos el 70 %, al menos el 80 %, al menos el 90 %, al menos el 95 % o al menos el 99 % de las segundas sondas de captura tienen las mismas regiones de captura en dos o más sitios de captura de la matriz de captura (por ejemplo , en al menos 1 %, al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 20 %, al menos 25 %, al menos 30 %, al menos 40 %, al menos 50 %, al menos 60 %, al menos el 70 %, al menos el 80 %, al menos el 90 %, al menos el 95 % o al menos el 99 % de los sitios de captura en una matriz de captura).In some embodiments, the capture regions in one or more second capture probes of a capture site may be essentially the same capture regions in two or more capture sites of the capture array. In some embodiments, at least 1%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 40 %, at least 50%, at least at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% of the second probes of capture have the same capture regions in two or more capture sites of the capture matrix (for example, in at least 1%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at at least 25%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% of the capture sites in a capture matrix).

En algunas realizaciones, las regiones de captura en una o más segundas sondas de captura de una matriz de captura pueden ser esencialmente las mismas secuencias de captura en al menos 1 %, al menos 5 %, al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 20 %, al menos el 25 %, al menos el 30 %, al menos el 40 %, al menos el 50 %, al menos el 60 %, al menos el 70 %, al menos el 80 %, al menos el 90 %, al menos el 95 %, o al menos 99 % de los sitios de captura en una matriz de captura. En algunas realizaciones, las regiones de captura en una o más segundas sondas de captura de una matriz de captura pueden ser esencialmente las mismas secuencias de captura en esencialmente todos los sitios de captura en una matriz de captura.In some embodiments, the capture regions in one or more second capture probes of a capture array may be at least 1%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, essentially the same capture sequences. at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% of the capture sites in a capture matrix. In some embodiments, the capture regions in one or more second capture probes of a capture array may be essentially the same capture sequences at essentially all capture sites in a capture array.

En algunas realizaciones, la región de dirección espacial comprende dos o más regiones de direcciones espaciales parciales (por ejemplo, una primera, una segunda y, opcionalmente, una tercera región de dirección parcial) que se pueden combinar de manera combinatoria (por ejemplo, X * Y * Z). En algunas realizaciones, la región de dirección espacial comprende una primera y una segunda región de dirección parcial para identificar la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura en la primera (X) y la segunda (Y) dimensión. En algunas realizaciones, la región de dirección espacial comprende además una tercera región de dirección parcial para identificar la ubicación de un corte de tejido (y de un ácido nucleico transferido desde el corte de tejido) en la muestra de tejido en la tercera dimensión (Z). In some embodiments, the spatial address region comprises two or more partial spatial address regions (eg, a first, second, and optionally a third partial address region) that can be combinatorially combined (eg, X * AND Z). In some embodiments, the spatial address region comprises first and second partial address regions for identifying the position of a capture site on the capture matrix in the first (X) and second (Y) dimensions. In some embodiments, the spatial address region further comprises a third partial address region for identifying the location of a tissue slice (and a nucleic acid transferred from the tissue slice) in the tissue sample in the third dimension (Z ).

En algunas realizaciones, la primera o segunda sonda de captura en la matriz de captura comprende además una región de dirección temporal (T) para identificar la secuencia relativa de los momentos en los que se obtuvo una muestra en el curso de un experimento de desarrollo en el tiempo (por ejemplo, un experimento de desarrollo en el tiempo para determinar cambios en las expresiones de genes en un tejido a lo largo del tiempo en respuesta a un estímulo químico, biológico o físico).In some embodiments, the first or second capture probe in the capture array further comprises a time address region (T) to identify the relative sequence of times when a capture was obtained. sample in the course of a developmental time experiment (for example, a developmental time experiment to determine changes in gene expressions in a tissue over time in response to a chemical, biological, or physical stimulus) .

En algunas realizaciones, dos o más regiones de direcciones (por ejemplo, regiones de direcciones espaciales o temporales) en una sonda de captura son consecutivas. En algunas realizaciones, dos o más regiones de dirección están separadas por uno o más ácidos nucleicos (por ejemplo, por 2 o más, 3 o más, 10 o más, 30 o más, 100 o más, 300 o más, o 1.000 o más nucleicos ácidos).In some embodiments, two or more address regions (eg, spatial or temporal address regions) in a capture probe are consecutive. In some embodiments, two or more address regions are separated by one or more nucleic acids (eg, by 2 or more, 3 or more, 10 or more, 30 or more, 100 or more, 300 or more, or 1,000 or more). more nucleic acids).

La figura 18 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un método 1800 para transferir ácidos nucleicos desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales, en el que la matriz de captura comprende sitios de captura que incluyen pares separados de sondas de captura inmovilizadas, por ejemplo, como se muestra en la figura 17. En esta realización, el ácido nucleico es ARN. En algunas realizaciones del método ilustrado en la figura 18, la matriz de captura se integra en un sistema de transferencia electroforética, como el sistema de transferencia electroforética 1600 de la figura 16. El método 1800 comprende, pero no se limita a algunas o todas las siguientes etapas .Figure 18 illustrates a flow diagram of one embodiment of a method 1800 for transferring nucleic acids from a tissue sample to a capture array for generation of a spatially addressed sequencing library, wherein the capture array comprises sites including separate pairs of immobilized capture probes, for example, as shown in Figure 17. In this embodiment, the nucleic acid is RNA. In some embodiments of the method illustrated in Figure 18, the capture matrix is integrated into an electrophoretic transfer system, such as electrophoretic transfer system 1600 of Figure 16. Method 1800 comprises, but is not limited to some or all of the following stages.

Opcionalmente, en una etapa 1810, un ácido nucleico de una muestra de tejido puede transferirse electroforéticamente a una matriz de captura. Por ejemplo y ahora con referencia a la figura 16 y la figura 17, el sustrato de muestra 1630 con la muestra de tejido 1640 sobre el mismo se puede colocar encima de la matriz de captura 1610. En este ejemplo, los sitios de captura 1620 de la matriz de captura 1610 incluyen pares distintos de sondas de captura inmovilizadas, por ejemplo, como se muestra en la figura 17. Se aplica un campo eléctrico a los sitios de captura 1620. A medida que se activan los sitios de captura 1620, los ácidos nucleicos 1650 de la muestra de tejido 1640 se transfieren a la matriz de captura 1610 y se hibridan para capturar las sondas 1725 que están inmovilizadas a los sitios de captura 1620. En esta realización, las sondas de captura 1725 son sondas de captura específicas de genes diseñadas para capturar ARNm específicos.Optionally, in a step 1810, a nucleic acid from a tissue sample may be electrophoretically transferred to a capture matrix. For example and now referring to Figure 16 and Figure 17, the sample substrate 1630 with the tissue sample 1640 thereon can be placed on top of the capture matrix 1610. In this example, the capture sites 1620 of The capture array 1610 include distinct pairs of immobilized capture probes, for example, as shown in Figure 17. An electric field is applied to the capture sites 1620. As the capture sites 1620 are activated, the acids Nuclei 1650 from tissue sample 1640 are transferred to capture array 1610 and hybridized to capture probes 1725 that are immobilized to capture sites 1620. In this embodiment, capture probes 1725 are gene-specific capture probes. designed to capture specific mRNAs.

En algunas realizaciones, en la etapa 1810, la transferencia de un ácido nucleico de una muestra, tal como la muestra de tejido 1640, puede producirse por difusión pasiva. En algunas realizaciones, en la etapa 1810, la transferencia de un ácido nucleico de una muestra, tal como la muestra de tejido 1640, se facilita mediante un método distinto de la electroforesis.In some embodiments, at step 1810, transfer of a nucleic acid from a sample, such as tissue sample 1640, may occur by passive diffusion. In some embodiments, at step 1810, transfer of a nucleic acid from a sample, such as tissue sample 1640, is facilitated by a method other than electrophoresis.

En la etapa 1815, se sintetiza el ADNc de primera hebra. Por ejemplo, las regiones de captura específicas de genes 1735 pueden actuar como cebadores de transcriptasa inversa para la síntesis de ADNc de primera hebra a partir de moléculas de ARNm capturadas.At step 1815, the first strand cDNA is synthesized. For example, the specific capture regions of 1735 genes can act as reverse transcriptase primers for the synthesis of first-strand cDNA from captured mRNA molecules.

En la etapa 1820, el ADNc de primera hebra se une covalentemente a la segunda sonda de captura 1710 mediante acoplamiento monocatenario del ADNc a la región de dirección espacial 1720.At step 1820, the first strand cDNA is covalently linked to the second capture probe 1710 by single-stranded coupling of the cDNA to the spatial address region 1720.

En la etapa 1825, se sintetiza el ADNc de segunda hebra usando un cebador que es complementario con la región de cebador de SBS 1715.At step 1825, the second-strand cDNA is synthesized using a primer that is complementary to the primer region of SBS 1715.

En la etapa 1830, se liberan moléculas de ADNc de segunda hebra desde el sitio de captura 1700 mediante desnaturalización.At step 1830, second-strand cDNA molecules are released from the capture site 1700 by denaturation.

En la etapa 1835, el ADNc se amplifica para generar una biblioteca de secuenciación.At step 1835, the cDNA is amplified to generate a sequencing library.

Las figuras 19A, 19B, 19C y 19D muestran gráficamente las etapas del método 1800 de la figura 18. Concretamente, en la etapa 1810, una pluralidad de moléculas de ARNm 1910 se transfieren (por ejemplo, electroforéticamente) desde una sección de tejido (no se muestra) al sitio de captura. 1700 y se hibridan con las sondas de captura 1725. En algunas realizaciones, una primera molécula de ARNm 1910a es un transcrito de un primer gen y una segunda molécula de ARNm 1910b es un transcripto de un segundo gen. La molécula de ARNm 1910a puede incluir una mutación 1915a. La molécula de ARNm 1910b puede incluir una mutación 1915b. La molécula de ARNm 1910a se captura sobre la sonda de captura 1725a mediante hibridación de secuencias de ARNm complementarias con la región de captura específica de gen 1735a. De manera similar, la molécula de ARNm 1910b se captura sobre la sonda de captura 1725b por hibridación de secuencias de ARNm complementarias con la región de captura específica de gen 1735b.Figures 19A, 19B, 19C and 19D graphically show the steps of the method 1800 of Figure 18. Specifically, in step 1810, a plurality of mRNA molecules 1910 are transferred (eg, electrophoretically) from a tissue section (not shown) to the capture site. 1700 and hybridize with the 1725 capture probes. In some embodiments, a first 1910a mRNA molecule is a transcript of a first gene and a second 1910b mRNA molecule is a transcript of a second gene. The 1910a mRNA molecule may include a 1915a mutation. The 1910b mRNA molecule may include a 1915b mutation. The 1910a mRNA molecule is captured onto the 1725a capture probe by hybridization of complementary mRNA sequences to the 1735a gene-specific capture region. Similarly, the 1910b mRNA molecule is captured onto the 1725b capture probe by hybridization of complementary mRNA sequences to the 1735b gene-specific capture region.

En la etapa 1815, se sintetiza el ADNc de primera hebra usando la región de captura específica de gen 1735 como cebador. Una molécula de ADNc 1920 (es decir, moléculas de ADNc 1920a y 1920b) incluye la región de cebador de SBS 1730.At step 1815, first-strand cDNA is synthesized using the 1735 gene-specific capture region as a primer. A 1920 cDNA molecule (ie, 1920a and 1920b cDNA molecules) includes the SBS 1730 primer region.

En la etapa 1820, la molécula de ADNc 1920 se une covalentemente a los oligonucleótidos con direcciones espaciales 1710 mediante acoplamiento monocatenario de la molécula de ADNc 1920 a la región de dirección espacial 1720. At step 1820, the cDNA molecule 1920 is covalently linked to the spatially addressed oligonucleotides 1710 by single-stranded coupling of the cDNA molecule 1920 to the spatially addressed region 1720.

En la etapa 1825, el ADNc de segunda hebra se sintetiza usando una región de cebador 1715a que es complementaria con la región de cebador de SBS 1715.At step 1825, the second-strand cDNA is synthesized using a 1715a primer region that is complementary to the SBS 1715 primer region.

En la etapa 1830, las moléculas de ADNc de segunda hebra 1920 se liberan del sitio de captura 1700 mediante desnaturalización. Las moléculas de ADNc 1920 ahora incluyen la región del cebador de SBS 1715, la región de dirección espacial 1720 y la región del cebador de SBS 1730.At step 1830, second-strand cDNA molecules 1920 are released from the capture site 1700 by denaturation The 1920 cDNA molecules now include the SBS 1715 primer region, the 1720 spatial address region, and the SBS 1730 primer region.

En la etapa 1835, las moléculas de ADNc 1920 se amplifican para generar una biblioteca de secuenciación. En una primera reacción de amplificación, las moléculas de ADNc se amplifican usando un primer cebador de SBS 1925. El cebador de SBS 1925 comprende una región complementaria de SBS 1730a que es complementaria con la región de cebador de SBS 1730a y una región P7 1930. Los amplicones 1935 (es decir, amplicones 1935a y 1935b) están flanqueados en el extremo 5 ' por la región P7 1930 y la región de cebador de SBS 1730, y en el extremo 3' por la región de dirección espacial 1720 y la región de cebador de SBS 1715. Los amplicones 1935 se amplifican usando un segundo cebador de SBS 1940. El cebador de SBS 1940 comprende un SBS región complementaria 1715a que es complementaria con la región de cebador de SBS 1715 y una región P5 1945. Los amplicones 1935 (es decir, los amplicones 1935a y 1935b) ahora están flanqueados por la región P71930 y la región de cebador de SBS 1730 y por la región de dirección espacial 1720, la región de cebador de SBS 1715 y la región P5 1945.At step 1835, the 1920 cDNA molecules are amplified to generate a sequencing library. In a first amplification reaction, the cDNA molecules are amplified using a first SBS 1925 primer. The SBS 1925 primer comprises a complementary region of SBS 1730a that is complementary to the SBS 1730a primer region and a P7 1930 region. The 1935 amplicons (i.e., 1935a and 1935b amplicons) are flanked at the 5' end by the P7 1930 region and the SBS 1730 primer region, and at the 3' end by the 1720 spatial address region and the 1720 primer region. SBS 1715 primer. The 1935 amplicons are amplified using a second SBS 1940 primer. The SBS 1940 primer comprises an SBS 1715a complementary region that is complementary to the SBS 1715 primer region and a P5 1945 region. The 1935 amplicons ( that is, amplicons 1935a and 1935b) are now flanked by the P71930 region and the SBS 1730 primer region and by the 1720 spatial address region, the SBS 1715 primer region, and the P5 1945 region.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una matriz de captura descrita en este documento. En algunas realizaciones, la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende un conjunto de sondas de captura. En algunas realizaciones, el conjunto de sondas de captura comprende dos sondas de captura (es decir, un par de sondas de captura). En algunas realizaciones, el conjunto de sondas de captura comprende tres o más, cuatro o más, cinco o más, seis o más, siete o más, ocho o más, nueve o más, o diez o más sondas de captura. En algunas realizaciones, la matriz de captura se puede integrar en un sistema de transferencia electroforética descrito en el presente documento. Véase, por ejemplo, la sección 5.3.In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a capture matrix described herein. In some embodiments, the capture array comprises a capture site comprising a set of capture probes. In some embodiments, the capture probe set comprises two capture probes (ie, a pair of capture probes). In some embodiments, the capture probe set comprises three or more, four or more, five or more, six or more, seven or more, eight or more, nine or more, or ten or more capture probes. In some embodiments, the capture matrix can be integrated into an electrophoretic transfer system described herein. See, for example, section 5.3.

En algunas realizaciones, el método comprende (a) proporcionar una matriz de captura, que comprende un sitio de captura que comprende un par de sondas de captura (por ejemplo, 1710 y 1725a) inmovilizadas sobre una superficie, en el que una primera sonda de captura del par de sondas de captura comprende una primera región de unión al cebador (por ejemplo, 1715) y una región de dirección espacial (por ejemplo, 1720), y en el que una segunda sonda de captura del par de sondas de captura comprende una segunda región de unión al cebador (por ejemplo, 1730) y una región de captura (por ejemplo, 1735a).In some embodiments, the method comprises (a) providing a capture array, comprising a capture site comprising a pair of capture probes (eg, 1710 and 1725a) immobilized on a surface, wherein a first capture probe capture of the capture probe pair comprises a first primer binding region (eg, 1715) and a spatial address region (eg, 1720), and wherein a second capture probe of the capture probe pair comprises a second primer binding region (eg, 1730) and a capture region (eg, 1735a).

En algunas realizaciones, la primera sonda de captura no comprende una región de captura.In some embodiments, the first capture probe does not comprise a capture region.

En algunas realizaciones, la segunda sonda de captura no comprende una región de dirección espacial.In some embodiments, the second capture probe does not comprise a spatial address region.

En algunas realizaciones, el método comprende además una o más de las siguientes etapas: (b) poner en contacto la matriz de captura con una muestra de tejido de modo que la posición de un sitio de captura en la matriz pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido; (c) permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la región de captura de la segunda sonda de captura; (d) extender la región de captura de la segunda sonda de captura para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con la secuencia específica de gen; (e) acoplar la primera hebra complementaria inmovilizada a la secuencia de dirección espacial de una primera sonda de captura para inmovilizar la primera hebra complementaria en ambos extremos; (f) sintetizar una segunda hebra complementaria usando un cebador complementario con la primera secuencia de unión al cebador de la primera sonda de captura; (f) liberar la segunda hebra complementaria de la superficie de la matriz de captura; (g) analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada, y (h) correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises one or more of the following steps: (b) contacting the capture matrix with a tissue sample such that the position of a capture site on the matrix can be correlated with a position on the tissue sample; (c) allowing nucleic acids from the tissue sample to hybridize to the capture region of the second capture probe; (d) extending the capture region of the second capture probe to form an immobilized complementary first strand of nucleic acid hybridized to the gene-specific sequence; (e) coupling the immobilized first complementary strand to the spatial targeting sequence of a first capture probe to immobilize the first complementary strand at both ends; (f) synthesizing a second complementary strand using a primer complementary to the first primer-binding sequence of the first capture probe; (f) releasing the complementary second strand from the surface of the capture matrix; (g) analyzing the sequence of the released second complementary strand, and (h) correlating the sequence of the released second complementary strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la región de captura de la segunda sonda de captura comprende una transferencia electroforética de los ácidos nucleicos de la muestra de tejido a la matriz de captura.In some embodiments, allowing nucleic acids from the tissue sample to hybridize to the capture region of the second capture probe comprises electrophoretic transfer of the nucleic acids from the tissue sample to the capture matrix.

En algunas realizaciones, permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la región de captura de la segunda sonda de captura comprende la difusión pasiva de los ácidos nucleicos desde la muestra de tejido a la matriz de captura.In some embodiments, allowing nucleic acids from the tissue sample to hybridize to the capture region of the second capture probe comprises passive diffusion of the nucleic acids from the tissue sample to the capture matrix.

En algunas realizaciones, analizar la secuencia de la hebra complementaria liberada comprende una secuenciación de próxima generación, por ejemplo, secuenciación por síntesis.In some embodiments, analyzing the released complementary strand sequence comprises next generation sequencing, eg, sequencing by synthesis.

En algunas realizaciones, los ácidos nucleicos de la muestra de tejido comprenden un ácido ribonucleico mensajero (ARNm).In some embodiments, the nucleic acids in the tissue sample comprise messenger ribonucleic acid (mRNA).

En algunas realizaciones, la primera o la segunda región de unión al cebador comprende una secuencia de cebador de SBS. En algunas realizaciones, la secuencia del cebador de SBS es una secuencia SBS3 o SBS12.In some embodiments, the first or second primer binding region comprises an SBS primer sequence. In some embodiments, the SBS primer sequence is an SBS3 or SBS12 sequence.

En algunas realizaciones, la región de captura de la segunda sonda de captura comprende una variación de un solo nucleótido (SNV). En algunas realizaciones, el método tiene una sensibilidad de detección de SNV de al menos 0,00025 % de SNV (1/400.000 células). La sensibilidad de la NGS espacial para la detección de variaciones de un solo nucleótido se describe con más detalle con referencia a la tabla 3 a continuación. In some embodiments, the capture region of the second capture probe comprises a single nucleotide variation (SNV). In some embodiments, the method has an SNV detection sensitivity of at least 0.00025% SNV (1/400,000 cells). The sensitivity of spatial NGS for the detection of single nucleotide variations is described in more detail with reference to Table 3 below.

En algunas realizaciones, la región de captura en la segunda sonda de captura es una región de captura universal. En algunas realizaciones, la región de captura universal en la segunda sonda de captura comprende una secuencia de cebador aleatorio. En algunas realizaciones, las regiones de captura en la pluralidad de segundas sondas de captura en un sitio de captura comprenden 10 o más, 100 o más, 1.000 o más, 10.000 o más, 100.000 o más, o 1.000.000 o más secuencias de captura aleatorias. En algunas realizaciones, la región de captura universal en la segunda sonda de captura comprende una secuencia de captura de poli-T.In some embodiments, the capture region in the second capture probe is a universal capture region. In some embodiments, the universal capture region in the second capture probe comprises a random primer sequence. In some embodiments, the capture regions in the plurality of second capture probes at a capture site comprise 10 or more, 100 or more, 1,000 or more, 10,000 or more, 100,000 or more, or 1,000,000 or more sequences. random capture. In some embodiments, the universal capture region in the second capture probe comprises a poly-T capture sequence.

En algunas realizaciones, la región de captura en la segunda sonda de captura es una región de captura específica de gen. En algunas realizaciones, la región de captura específica de gen en la segunda sonda de captura comprende la secuencia de una sonda oligonucleotídica de TSCA. En algunas realizaciones, las regiones de captura en la pluralidad de segundas sondas de captura en un sitio de captura comprenden 10 o más, 100 o más, 1.000 o más, 10.000 o más, 100.000 o más, o 1.000.000 o más secuencias de captura de TSCA.In some embodiments, the capture region in the second capture probe is a gene-specific capture region. In some embodiments, the gene-specific capture region in the second capture probe comprises the sequence of a TSCA oligonucleotide probe. In some embodiments, the capture regions in the plurality of second capture probes at a capture site comprise 10 or more, 100 or more, 1,000 or more, 10,000 or more, 100,000 or more, or 1,000,000 or more sequences. TSCA catch.

En algunas realizaciones, al menos una sonda de captura en un conjunto de sondas de captura está en disolución, por ejemplo, para hibridarse con un ácido nucleico en la muestra de tejido. La figura 20 muestra un ejemplo de realización de un proceso 2000 de captura de un ácido nucleico en una muestra de tejido para su posterior anclaje sobre una matriz. En esta realización, una sonda de captura 2010 comprende una región de captura de ácido nucleico 2015 y una región de captura de matriz universal 2020. En un ejemplo, la región de captura de ácido nucleico 2015 es una secuencia de cebador aleatorio. En otro ejemplo, la región de captura de ácido nucleico 2015 es una secuencia de cebador específica de gen. La región de captura de matriz universal 2020 es una secuencia universal que se utiliza para anclar una molécula de ácido nucleico sobre una matriz de captura. La sonda de captura 2010 se puede utilizar en una reacción de hibridación basada en disolución para capturar una molécula de ácido nucleico 2025 en una sección de tejido. En un ejemplo, la molécula de ácido nucleico 2025 es una molécula de ADN genómico. La sonda de captura 2010 se hibrida con la molécula de ácido nucleico 2025 procedente de una muestra de tejido y se extiende para formar un ácido nucleico complementario con la molécula de ácido nucleico 2025 (indicado por la flecha) e incorporar la región de captura de matriz universal 2020 en la hebra complementaria. La región de captura de matriz universal 2020 se usa luego para anclar la molécula de ácido nucleico copiada sobre una matriz de captura (no se muestra). En otro ejemplo, la molécula de ácido nucleico 2025 es una molécula de ARN. La sonda de captura 2010 se hibrida con la molécula de ácido nucleico 2025 y se usa como cebador en una reacción de transcripción inversa para sintetizar ADNc de primera hebra (indicado por la flecha) e incorporar la región de captura de matriz universal 2020 en la molécula de ADNc. La región de captura de matriz universal 2020 se usa luego para anclar la molécula de ADNc sobre una matriz de captura (no se muestra).In some embodiments, at least one capture probe in a set of capture probes is in solution, eg, to hybridize to a nucleic acid in the tissue sample. Figure 20 shows an example of an embodiment of a process 2000 for capturing a nucleic acid in a tissue sample for its subsequent anchoring on a matrix. In this embodiment, a capture probe 2010 comprises a nucleic acid capture region 2015 and a universal array capture region 2020. In one example, the nucleic acid capture region 2015 is a random primer sequence. In another example, the 2015 nucleic acid capture region is a gene-specific primer sequence. Universal matrix capture region 2020 is a universal sequence that is used to anchor a nucleic acid molecule on a capture matrix. The 2010 capture probe can be used in a solution-based hybridization reaction to capture a 2025 nucleic acid molecule in a tissue section. In one example, nucleic acid molecule 2025 is a genomic DNA molecule. The 2010 capture probe hybridizes to the 2025 nucleic acid molecule from a tissue sample and is extended to form a nucleic acid complementary to the 2025 nucleic acid molecule (indicated by the arrow) and incorporate the matrix capture region universal 2020 on the complementary strand. Universal matrix capture region 2020 is then used to anchor the copied nucleic acid molecule onto a capture matrix (not shown). In another example, nucleic acid molecule 2025 is an RNA molecule. The 2010 capture probe hybridizes to the 2025 nucleic acid molecule and is used as a primer in a reverse transcription reaction to synthesize first-strand cDNA (indicated by arrow) and incorporate the 2020 universal matrix capture region into the molecule. of cDNA. The 2020 universal matrix capture region is then used to anchor the cDNA molecule onto a capture matrix (not shown).

En algunas realizaciones, el método comprende (a) proporcionar una matriz de captura, que comprende un sitio de captura que comprende una primera sonda de captura inmovilizada sobre una superficie, en el que la sonda de captura comprende una región escindible, una primera región de unión al cebador y una región de dirección espacial.In some embodiments, the method comprises (a) providing a capture array, comprising a capture site comprising a first capture probe immobilized on a surface, wherein the capture probe comprises a cleavable region, a first capture region, primer binding and a spatial targeting region.

En algunas realizaciones, la primera sonda de captura no comprende una región de captura.In some embodiments, the first capture probe does not comprise a capture region.

En algunas realizaciones, el método comprende además una o más de las siguientes etapas: (b) poner en contacto una muestra de tejido con una segunda sonda de captura, en el que la segunda sonda de captura comprende una segunda región de unión al cebador y una región de captura (por ejemplo, un gen específico o una región de captura universal); (c) permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la región de captura de la segunda sonda de captura; (d) extender la región de captura de la segunda sonda de captura para formar una primera hebra complementaria del ácido nucleico hibridada con el ácido nucleico.In some embodiments, the method further comprises one or more of the following steps: (b) contacting a tissue sample with a second capture probe, wherein the second capture probe comprises a second primer binding region and a capture region (eg, a specific gene or a universal capture region); (c) allowing nucleic acids from the tissue sample to hybridize to the capture region of the second capture probe; (d) extending the capture region of the second capture probe to form a complementary first strand of nucleic acid hybridized to the nucleic acid.

En algunas realizaciones, la segunda sonda de captura no comprende una región de dirección espacial.In some embodiments, the second capture probe does not comprise a spatial address region.

En algunas realizaciones, el método comprende además una o más de las siguientes etapas: (e) opcionalmente, hibridar un oligonucleótido complementario con la región de dirección espacial de la sonda de captura para formar una región de dirección espacial bicatenaria; (f) poner en contacto la matriz de captura con la muestra de tejido que comprende la primera hebra complementaria del ácido nucleico de manera que la posición de un sitio de captura en la matriz pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido; (g) permitir que la primera hebra complementaria del ácido nucleico se transfiera desde la muestra de tejido a la matriz de captura; (h) acoplar la primera hebra complementaria del ácido nucleico (que opcionalmente se hibrida con el ácido nucleico) a la primera sonda de captura (por ejemplo, mediante acoplamiento de extremos romos, tal como acoplamiento de extremos romos bicatenario) para formar un ácido nucleico bicatenario marcado espacialmente ácido nucleico que comprende un primer y un segundo sitio de unión al cebador y un dominio escindible; (g) liberar el ácido nucleico bicatenario de la superficie de la matriz de captura; (h) analizar la secuencia del ácido nucleico bicatenario liberado, y (i) correlacionar la secuencia del ácido nucleico liberado con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises one or more of the following steps: (e) optionally, hybridizing an oligonucleotide complementary to the capture probe spatial address region to form a double-stranded spatial address region; (f) contacting the capture matrix with the tissue sample comprising the complementary first strand of nucleic acid such that the position of a capture site on the matrix can be correlated with a position in the tissue sample; (g) allowing the complementary first strand of nucleic acid to transfer from the tissue sample to the capture matrix; (h) coupling the complementary first strand of the nucleic acid (which optionally hybridizes to the nucleic acid) to the first capture probe (eg, by blunt-end coupling, such as double-stranded blunt-end coupling) to form a nucleic acid spatially labeled double-stranded nucleic acid comprising a first and a second primer binding site and a cleavable domain; (g) releasing the double-stranded nucleic acid from the surface of the capture matrix; (h) analyzing the sequence of the released double-stranded nucleic acid, and (i) correlating the sequence of the released nucleic acid with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, permitir que la primera hebra complementaria del ácido nucleico se transfiera desde la muestra de tejido a la matriz de captura comprende una transferencia electroforética de los ácidos nucleicos desde la muestra de tejido a la matriz de captura.In some embodiments, allowing the complementary first strand of nucleic acid to transfer from the tissue sample to the capture matrix comprises electrophoretic transfer of the nucleic acids from the tissue sample to the capture matrix.

En algunas realizaciones, permitir que la primera hebra complementaria del ácido nucleico se transfiera desde la muestra de tejido a la matriz de captura comprende la difusión pasiva de los ácidos nucleicos desde la muestra de tejido a la matriz de captura.In some embodiments, allowing the complementary first strand of nucleic acid to transfer from the tissue sample to the capture matrix comprises passive diffusion of the nucleic acids from the tissue sample. tissue to the capture matrix.

En algunas realizaciones, el ácido nucleico bicatenario liberado comprende una secuenciación de próxima generación, por ejemplo, secuenciación por síntesis.In some embodiments, the released double-stranded nucleic acid comprises next generation sequencing, eg, sequencing by synthesis.

En algunas realizaciones, los ácidos nucleicos de la muestra de tejido comprenden un ácido ribonucleico mensajero (ARNm).In some embodiments, the nucleic acids in the tissue sample comprise messenger ribonucleic acid (mRNA).

En algunas realizaciones, la primera o la segunda región de unión al cebador comprende una secuencia de cebador de SBS. En algunas realizaciones, la secuencia del cebador de SBS es una secuencia SBS3 o SBS12.In some embodiments, the first or second primer binding region comprises an SBS primer sequence. In some embodiments, the SBS primer sequence is an SBS3 or SBS12 sequence.

4.5 Sistema de indexación combinatorio4.5 Combinatorial indexing system

En otra realización, se usa un sistema de indexación (direccionamiento) combinatorio para proporcionar información espacial para el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. En esta estrategia, se incorporan dos o más secuencias de dirección espacial a un ácido nucleico durante la preparación de una biblioteca de secuenciación. Se usa una primera dirección espacial para definir una determinada posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión X sobre una matriz de captura y se usa una segunda secuencia de dirección espacial para definir una posición (es decir, un sitio de captura) en la dimensión Y sobre la matriz de captura. Durante la secuenciación de la biblioteca, se determinan las secuencias de dirección espacial X e Y, y la información de la secuencia se analiza para definir la posición específica sobre la matriz de captura.In another embodiment, a combinatorial indexing (addressing) system is used to provide spatial information for analysis of nucleic acids in a tissue sample. In this approach, two or more spatial address sequences are incorporated into a nucleic acid during the preparation of a sequencing library. A first spatial address is used to define a certain position (i.e., a capture site) in the X dimension on a capture matrix and a second spatial address sequence is used to define a position (i.e., a capture site). ) in the Y dimension over the capturing matrix. During library sequencing, the X and Y spatial address sequences are determined, and the sequence information is analyzed to define the specific position on the capture array.

En un ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con sondas de captura que se fijan sobre la superficie de la matriz. La muestra de tejido puede colocarse directamente sobre la superficie que comprende las sondas de captura o la muestra de tejido puede colocarse sobre una sustancia como un filtro o un gel o una capa fina de tampón que separa la muestra de tejido de las sondas de captura de modo que el ácido nucleico diana puede difundirse desde el tejido a través de la sustancia hasta las sondas de captura.In one example, the tissue sample is contacted with capture probes that are affixed to the surface of the array. The tissue sample can be placed directly on the surface comprising the capture probes or the tissue sample can be placed on a substance such as a filter or a gel or a thin layer of buffer that separates the tissue sample from the capture probes. so that the target nucleic acid can diffuse from the tissue through the substance to the capture probes.

Las figuras 21A y 21B muestran una matriz de rejilla 2100 de un esquema de indexación unidimensional y una matriz de rejilla 2105 de un esquema de indexación bidimensional, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. Con referencia a la figura 21A, para conseguir la dirección espacial de 100 posiciones en un esquema de indexación unidimensional, se requieren 100 direcciones espaciales exclusivas. Con referencia ahora a la figura 21B, para conseguir la dirección espacial de 100 posiciones en un esquema de indexación bidimensional, se requieren 10 direcciones espaciales exclusivas para la dimensión X y se requieren 10 direcciones espaciales exclusivas para la dimensión Y, es decir, las secuencias de dirección espacial exclusivas totales requeridas son 20. La indexación combinatoria reduce sustancialmente el número de direcciones espaciales que se necesitan para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido.Figures 21A and 21B show a grid array 2100 of a one-dimensional indexing scheme and a grid array 2105 of a two-dimensional indexing scheme, respectively, for spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample. Referring to Fig. 21A, to achieve the spatial address of 100 positions in a one-dimensional indexing scheme, 100 unique spatial addresses are required. Referring now to Fig. 21B, to achieve the spatial address of 100 positions in a two-dimensional indexing scheme, 10 unique spatial addresses are required for the X dimension and 10 unique spatial addresses are required for the Y dimension, i.e., the sequences The total unique spatial addresses required are 20. Combinatorial indexing substantially reduces the number of spatial addresses that are needed for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample.

En algunas realizaciones, un sitio de captura en una matriz comprende una primera sonda de captura con una primera secuencia de dirección espacial para la dimensión X y una segunda sonda de captura con una segunda secuencia de dirección espacial para la dimensión Y. En algunas realizaciones, la primera y la segunda sondas de captura están orientadas en direcciones opuestas sobre el sitio de captura de manera que se capturan los extremos 5' y 3' de una molécula de ARN. Durante las siguientes etapas de preparación de la biblioteca, la primera y la segunda secuencias de dirección espacial se incorporan en los amplicones de la biblioteca como se describe con más detalle con referencia a la figura 22 y las figuras 23A y 23B.In some embodiments, a capture site in an array comprises a first capture probe with a first spatial addressing sequence for the X dimension and a second capture probe with a second spatial addressing sequence for the Y dimension. In some embodiments, the first and second capture probes are oriented in opposite directions on the capture site so that the 5' and 3' ends of an RNA molecule are captured. During the following library preparation steps, the first and second spatial address sequences are incorporated into the library amplicons as described in more detail with reference to Figure 22 and Figures 23A and 23B.

En algunas realizaciones, la primera y la segunda sondas de captura están orientadas en la misma dirección sobre el sitio de captura de manera que solo se captura el extremo 3' de una molécula de ARNm. Durante las siguientes etapas de preparación de la biblioteca, la primera y la segunda secuencias de dirección espacial se incorporan en los amplicones de la biblioteca como se describe con más detalle con referencia a la figura 24 y las figuras 25A y 25B. In some embodiments, the first and second capture probes are oriented in the same direction on the capture site such that only the 3' end of an mRNA molecule is captured. During the following steps of library preparation, the first and second spatial address sequences are incorporated into the library amplicons as described in more detail with reference to Figure 24 and Figures 25A and 25B.

En algunas realizaciones, se pueden incorporar dos o más regiones de direcciones parciales (por ejemplo, una primera y una segunda región de dirección parcial) en una única sonda de captura. Las dos o más regiones de dirección parcial pueden formar una región consecutiva o estar separadas por uno o más ácidos nucleicos. Por ejemplo, se pueden incorporar dos o más regiones de direcciones parciales en una única primera sonda de captura de un par de sondas de captura, según las matrices de captura y los métodos ilustrados, por ejemplo, en las figuras 17-19.In some embodiments, two or more partial address regions (eg, a first and a second partial address region) may be incorporated into a single capture probe. The two or more partial address regions may form a consecutive region or be separated by one or more nucleic acids. For example, two or more partial address regions can be incorporated into a single first capture probe of a pair of capture probes, according to the capture arrays and methods illustrated, for example, in Figures 17-19 .

La figura 22 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 2200 para usar un sistema de indexación combinatoria para la generación de una biblioteca de secuenciación de ADNc con direcciones espaciales. El método 2200 comprende, pero no se limita a algunas o todas las siguientes etapas.Figure 22 illustrates a flowchart of an exemplary method 2200 for using a combinatorial indexing system for the generation of a spatially addressed cDNA sequencing library. Method 2200 comprises, but is not limited to some or all of the following steps.

En una etapa 2210, una muestra de tejido que comprende una pluralidad de moléculas de ARNm se pone en contacto con una matriz de captura. La matriz de captura puede ser, por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1 A. Para cada molécula de ARNm específica de gen (es decir, dirigida específicamente) se utilizan dos sondas de captura, es decir, una primera sonda de captura que comprende secuencias específicas para el extremo 3' de la molécula de ARNm y una segunda sonda de captura que comprende secuencias específicas para el extremo 5' de la molécula de ARNm. Las moléculas de ARNm se capturan sobre la matriz mediante la hibridación del ARNm con las regiones de captura específicas de gen sobre las sondas de captura. Un ejemplo de las sondas de captura sobre la matriz de captura 100 se describe con más detalle con referencia a la figura 23A.In a step 2210, a tissue sample comprising a plurality of mRNA molecules is contacted with a capture matrix. The capture array can be, for example, the capture array 100 of Figure 1A. For each gene-specific (i.e. specifically targeted) mRNA molecule, two capture probes are used, i.e. a first capture probe capture probe comprising sequences specific to the 3' end of the mRNA molecule and a second capture probe comprising sequences specific to the 5' end of the mRNA molecule. The mRNA molecules are captured on the array by hybridization of the mRNA to the gene-specific capture regions on the capture probes. An example of the capture probes on the array capture 100 is described in more detail with reference to FIG. 23A.

En la etapa 2215, se sintetiza el ADNc de primera hebra. Por ejemplo, las regiones de captura específicas de genes en la primera sonda de captura se utilizan como cebadores de transcriptasa inversa para la síntesis de ADNc de primera hebra a partir de moléculas de ARNm capturadas. A continuación, la molécula de ADNc se acopla al extremo 5' de la segunda sonda de captura.At step 2215, the first strand cDNA is synthesized. For example, gene-specific capture regions in the first capture probe are used as reverse transcriptase primers for first-strand cDNA synthesis from captured mRNA molecules. The cDNA molecule is then coupled to the 5' end of the second capture probe.

En la etapa 2220, la molécula de ADNc se libera de la matriz de captura. Por ejemplo, la molécula de ADNc se libera de la matriz de captura mediante una reacción de escisión.At step 2220, the cDNA molecule is released from the capture matrix. For example, the cDNA molecule is released from the capture matrix by a cleavage reaction.

En la etapa 2225, el ADNc se amplifica para generar una biblioteca de secuenciación.At step 2225, the cDNA is amplified to generate a sequencing library.

Las figuras 23A y 23B ilustran las etapas del método 2200 de la figura 22. En este ejemplo, se muestra un único sitio de captura 105 de la matriz de captura 100 de la figura 1 A. El sitio de captura 105 comprende una primera sonda de captura 2310a y una segunda sonda de captura 2310b. Las sondas de captura 2310 incluyen un dominio escindible 2315, una región de cebador de SBS 2320, una región de dirección espacial 2325, un identificador molecular exclusivo (UMI) 2330 y una región de captura 2335. Por ejemplo, la sonda de captura 2310a comprende la región escindible 2315; la región de cebador de SBS 2320a, que comprende, por ejemplo, una secuencia de SBS3; la región de direcciones espaciales 2325a, que comprende una secuencia de dirección espacial exclusiva para la dimensión X; la región UMI 2330a, que comprende una secuencia exclusiva para la sonda de captura 2310a; y una región de captura específica de gen 2335a, que es específica para el extremo 3' de una molécula de ARNm. La sonda de captura 2320a está inmovilizada al sitio de captura 105 en la orientación 5' a 3' (es decir, el extremo 5' de la sonda de captura 2320a está unido a la superficie del sitio de captura 105). De forma similar, la sonda de captura 2310b comprende la secuencia escindible 2315; la región de cebador de SBS 2320b, que comprende una secuencia SBS12; la región de dirección espacial 2325b, que comprende una región de dirección espacial exclusiva para la dimensión Y; la región UMI 2330b, que comprende una secuencia exclusiva para la sonda de captura 2310b; y una región de captura específica de gen 2335b, que es específica para el extremo 5' de la molécula de ARNm. La sonda de captura 2320b está inmovilizada al sitio de captura 105 en la orientación 3' a 5' (es decir, el extremo 3' de la sonda de captura 2320a está unido a la superficie del sitio de captura 105).Figures 23A and 23B illustrate the steps of the method 2200 of Figure 22. In this example, a single capture site 105 of the capture array 100 of Figure 1A is shown. Capture site 105 comprises a first probe of capture 2310a and a second capture probe 2310b. The 2310 capture probes include a 2315 cleavable domain, a 2320 SBS primer region, a 2325 spatial address region, a 2330 unique molecular identifier (UMI), and a 2335 capture region. For example, the 2310a capture probe comprises cleavable region 2315; the SBS 2320a primer region, comprising, for example, an SBS3 sequence; spatial address region 2325a, comprising a unique spatial address sequence for the X dimension; the UMI 2330a region, comprising a sequence unique to the 2310a capture probe; and a 2335a gene-specific capture region, which is specific for the 3' end of an mRNA molecule. Capture probe 2320a is immobilized to capture site 105 in the 5' to 3' orientation (ie, the 5' end of capture probe 2320a is bound to the surface of capture site 105). Similarly, the 2310b capture probe comprises the 2315 cleavable sequence; the SBS 2320b primer region, comprising an SBS12 sequence; spatial address region 2325b, comprising a spatial address region unique to the Y dimension; the UMI 2330b region, comprising a sequence unique to the 2310b capture probe; and a 2335b gene-specific capture region, which is specific for the 5' end of the mRNA molecule. Capture probe 2320b is immobilized to capture site 105 in the 3' to 5' orientation (ie, the 3' end of capture probe 2320a is bound to the surface of capture site 105).

En la etapa 2210, se captura una molécula de ARNm 2340 en una muestra de tejido sobre las sondas de captura 2310. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ARNm 2340 o un sustrato que comprende la molécula de ARNm 2340 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con sondas de captura 2310. La molécula de ARNm 2340 puede incluir una mutación 2345. La molécula de ARNm 2340 se captura en el sitio de captura 105 mediante la hibridación del extremo 3' de la molécula de ARNm 2340 con la región de captura 2335a, y mediante la hibridación del extremo 5' de la molécula de ARNm 2340 con la región de captura 2335b.At step 2210, a 2340 mRNA molecule is captured in a tissue sample on the 2310 capture probes. For example, the tissue sample containing the 2340 mRNA molecule or a substrate comprising the 2340 mRNA molecule derived from tissue sample (not shown) is contacted with 2310 capture probes. The 2340 mRNA molecule may include a 2345 mutation. The 2340 mRNA molecule is captured at the 105 capture site by 3'-end annealing of the 2340 mRNA molecule with the 2335a capture region, and by hybridizing the 5' end of the 2340 mRNA molecule with the 2335b capture region.

En la etapa 2215, se sintetiza una molécula de ADNc 2350 usando la región de captura 2335a como cebador en una reacción de transcripción inversa. El extremo 3' de la molécula de ADNc 2350 se acopla luego al extremo 5' de la región de captura 2335b.At step 2215, a 2350 cDNA molecule is synthesized using the 2335a capture region as a primer in a reverse transcription reaction. The 3' end of the 2350 cDNA molecule is then coupled to the 5' end of the 2335b capture region.

En la etapa 2220, la molécula de ADNc 2350 se libera del sitio de captura 105 mediante escisión de la región escindible 2315. La molécula de ADNc 2350 comprende la región de cebador de SBS 2320a (es decir, SBS3), la región de dirección espacial 2325a (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), la región UMI 2330a, la región UMI 2330b, la región de dirección espacial 2325b (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión Y) y la región de cebador de SBS 2320b (es decir, SBS12).At step 2220, the 2350 cDNA molecule is released from the 105 capture site by cleavage of the 2315 cleavable region. The 2350 cDNA molecule comprises the primer region of SBS 2320a (i.e., SBS3), the spatial address region 2325a (i.e., unique spatial address for X dimension), UMI region 2330a, UMI 2330b region, spatial address region 2325b (i.e., unique spatial address for Y dimension), and SBS primer region 2320b (ie SBS12).

En la etapa 2225, la molécula de ADNc 2350 se amplifica usando un cebador de SBS 2355 y un segundo cebador de SBS 2360. El cebador de SBS 2355 comprende una secuencia de SBS 2320a' que es complementaria con la región de cebador de SBS 2320a y una región P52365. El cebador de SBS 2360 comprende un región de SBS 2320b' que es complementaria con la región 2320b del cebador de SBS 2355 y una región P72370. Un amplicón de biblioteca sintetizado 2375 usando los cebadores de SBS2355 y 2360 está flanqueado en el extremo 5' por la región de P52365, la región del cebador de SBS 2320a (es decir, SBS3), la región de dirección espacial 2325a (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), la región UMI 2330a, y en el extremo 3' por la región UMI 2330b, la región de dirección espacial 2325b (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión Y), la región de cebador de SBS 2320b (es decir, SBS12) y la región P72370.At step 2225, the 2350 cDNA molecule is amplified using an SBS 2355 primer and a second SBS 2360 primer. The SBS 2355 primer comprises a sequence of SBS 2320a' that is complementary to the SBS 2320a primer region and a P52365 region. The SBS 2360 primer comprises a region of SBS 2320b' that is complementary to the 2320b region of the SBS 2355 primer and a P72370 region. A 2375 library amplicon synthesized using SBS2355 and 2360 primers is flanked at the 5' end by the P52365 region, the SBS 2320a primer region (i.e., SBS3), the 2325a spatial address region (i.e., unique spatial address for the X dimension), the UMI region 2330a, and at the 3' end by the UMI region 2330b, the spatial address region 2325b (i.e., unique spatial address for the Y dimension), the primer region of SBS 2320b (ie SBS12) and the P72370 region.

La figura 24 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método alternativo 2400 de uso de un sistema de indexación combinatoria para la generación de una biblioteca de secuenciación de ADNc con direcciones espaciales. El método 2400 comprende, pero no se limita a algunas o todas las etapas siguientes.Figure 24 illustrates a flow diagram of an example of an alternative method 2400 of using a combinatorial indexing system for the generation of a spatially addressed cDNA sequencing library. Method 2400 comprises, but is not limited to some or all of the following steps.

En una etapa 2410, una muestra de tejido que comprende una pluralidad de moléculas de ARNm se pone en contacto con una matriz de captura. La matriz de captura puede ser, por ejemplo, la matriz de captura 100 de la figura 1A. Para cada molécula de ARNm específico de gen se utilizan dos sondas de captura, es decir, una primera sonda de captura que comprende secuencias específicas para el extremo 3' de la molécula de ARNm y una segunda sonda de captura que comprende secuencias específicas para el extremo 3' de una correspondiente molécula de ADNc de primera hebra. Las moléculas de ARNm se capturan sobre la matriz mediante la hibridación del extremo 3' del ARNm con regiones específicas de genes sobre la primera sonda de captura. Un ejemplo de las sondas de captura sobre la matriz de captura 100 se describe con más detalle con referencia a la figura 25A.In a step 2410, a tissue sample comprising a plurality of mRNA molecules is contacted with a capture matrix. The capture matrix can be, for example, the capture matrix 100 of Figure 1A. Two capture probes are used for each gene-specific mRNA molecule, i.e. a first capture probe comprising sequences specific to the 3' end of the mRNA molecule and a second capture probe comprising sequences specific to the 3' end. 3' of a corresponding first-strand cDNA molecule. The mRNA molecules are captured on the array by hybridizing the 3' end of the mRNA to gene-specific regions on the first capture probe. An example of the capture probes on the array capture device 100 is described in more detail with reference to Fig. 25A.

En la etapa 2415, se sintetiza el ADNc de primera hebra. Por ejemplo, las regiones de captura específicas de genes sobre la primera sonda de captura se utilizan como cebadores de transcriptasa inversa para la síntesis de ADNc de primera hebra a partir de moléculas de ARNm capturadas.At step 2415, the first strand cDNA is synthesized. For example, gene-specific capture regions on the first capture probe are used as reverse transcriptase primers for first-strand cDNA synthesis from captured mRNA molecules.

En la etapa 2420, se captura el ADNc de primera hebra sobre la segunda sonda de captura. El ADNc de primera hebra se captura sobre la segunda sonda de captura mediante la hibridación del extremo 3' del ADNc con una región específica de gen sobre la segunda sonda de captura.At step 2420, the first strand cDNA is captured on the second capture probe. The first strand cDNA is captured on the second capture probe by hybridizing the 3' end of the cDNA to a gene-specific region on the second capture probe.

En la etapa 2425, se sintetiza el ADNc de segunda hebra. Por ejemplo, las regiones específicas de genes sobre las segundas sondas de captura se utilizan como cebadores para la síntesis de moléculas de ADN de segunda hebra. At step 2425, the second-strand cDNA is synthesized. For example, gene-specific regions on second capture probes are used as primers for the synthesis of second-stranded DNA molecules.

En la etapa 2430, las moléculas de ADNc de segunda hebra se liberan de la matriz de captura. Por ejemplo, las moléculas de ADNc se liberan de la matriz de captura mediante una reacción de escisión.At step 2430, the second strand cDNA molecules are released from the capture matrix. For example, cDNA molecules are released from the capture matrix by a cleavage reaction.

En la etapa 2435, las moléculas de ADNc se amplifican para generar una biblioteca de secuenciación.At step 2435, the cDNA molecules are amplified to generate a sequencing library.

Las figuras 25A, 25B y 25C ilustran las etapas del método 2400 de la figura 24. En este ejemplo, se muestra un único sitio de captura 105 de la matriz de captura 100 de la figura 1A. El sitio de captura 105 es esencialmente el mismo que se describió anteriormente con referencia a la figura 23A, excepto que las sondas de captura 2310 están orientadas en la misma dirección en el sitio de captura 105, es decir, tanto la sonda de captura 2310a como la sonda de captura 2310b están inmovilizadas al sitio de captura 105 en la dirección 5' a 3' (es decir, el extremo 5' de las sondas de captura 2310a y 2310b está unido a la superficie del sitio de captura 105). La región de captura 2335a es específica para el extremo 3' de una molécula de ARNm, y la región de captura 2335b es específica para el extremo 3' de la correspondiente molécula de ADNc de primera hebra.Figures 25A, 25B, and 25C illustrate the steps of the method 2400 of Figure 24. In this example, a single capture site 105 of the capture array 100 of Figure 1A is shown. Capture site 105 is essentially the same as described above with reference to FIG. 23A, except that capture probes 2310 are oriented in the same direction at capture site 105, i.e., both capture probe 2310a and capture probe 2310b are immobilized to capture site 105 in the 5' to 3' direction (ie, the 5' end of capture probes 2310a and 2310b are bound to the surface of capture site 105). The 2335a capture region is specific for the 3' end of an mRNA molecule, and the 2335b capture region is specific for the 3' end of the corresponding first-strand cDNA molecule.

En la etapa 2410, se captura una molécula de ARNm 2510 en una muestra de tejido sobre la sonda de captura 2310a. Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ARNm 2510 o un sustrato que comprende la molécula de ARNm 2510 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con las sondas de captura 2310. La molécula de ARNm 2510 puede incluir una mutación 2515. La molécula de ARNm 2510 se captura en el sitio de captura 105 por hibridación del extremo 3' de la molécula de ARNm 2510 con la región de captura 2335a.At step 2410, a 2510 mRNA molecule is captured in a tissue sample on capture probe 2310a. For example, the tissue sample containing the 2510 mRNA molecule or a substrate comprising the 2510 mRNA molecule derived from the tissue sample (not shown) is contacted with the 2310 capture probes. The mRNA molecule 2510 may include a 2515 mutation. The 2510 mRNA molecule is captured at the 105 capture site by hybridization of the 3' end of the 2510 mRNA molecule with the 2335a capture region.

En la etapa 2415, se sintetiza el ADNc de primera hebra usando la región de captura 2335a como cebador en una reacción de transcripción inversa.At step 2415, first-strand cDNA is synthesized using the 2335a capture region as a primer in a reverse transcription reaction.

En la etapa 2420, se captura una molécula de ADNc de primera hebra 2520 sobre la sonda de captura 2310b por hibridación del extremo 3' de la molécula de ADNc 2520 con la región de captura 2335b.At step 2420, a 2520 first-strand cDNA molecule is captured on the 2310b capture probe by hybridizing the 3' end of the 2520 cDNA molecule to the 2335b capture region.

En la etapa 2425, se sintetiza el ADNc de segunda hebra en una reacción de extensión usando la región de captura 2335b como cebador.At step 2425, the second-strand cDNA is synthesized in an extension reaction using the 2335b capture region as a primer.

En la etapa 2430, se libera una molécula de ADNc 2525 desde el sitio de captura 105 mediante escisión de la región escindible 2315. La molécula de ADNc 2525 comprende la región de cebador de SBS 2320a (es decir, SBS3), la región de dirección espacial 2325a (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), la región UMI 2330a, la región UMI 2330b, la región de dirección espacial 2325b (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión Y) y la región de cebador de SBS 2320b (es decir, SBS12).At step 2430, a 2525 cDNA molecule is released from the 105 capture site by cleavage of the 2315 cleavable region. The 2525 cDNA molecule comprises the primer region of SBS 2320a (i.e., SBS3), the targeting region spatial address region 2325a (i.e., spatial address unique to the X dimension), UMI region 2330a, UMI region 2330b, spatial address region 2325b (i.e., spatial address unique to the Y dimension), and SBS primer region 2320b (ie SBS12).

En la etapa 2435, la molécula de ADNc 2525 se amplifica usando un cebador de SBS 2530 y un segundo cebador de SBS 2535. El cebador de SBS 2530 comprende una región SBS 2320a' que es complementaria con la región de cebador de SBS 2320a y una región P52540. El cebador de SBS 2535 comprende un región de SBS 2320b' que es complementaria con la región de cebador de SBS 2320b y una región P7 2545. Un amplicón de la biblioteca 2550 sintetizado usando los cebadores de SBS 2530 y 2535 está flanqueado en el extremo 5' por la región P5 2540, la región de cebador de SBS 2320a (es decir, SBS3), la región de dirección espacial 2325a (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), la región UMI 2330a, y en el extremo 3' por la región UMI 2330b, la región de dirección espacial 2325b (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión Y), la región de cebador de SBS 2320b (es decir, SBS12) y la región P72545.At step 2435, the 2525 cDNA molecule is amplified using an SBS 2530 primer and a second SBS 2535 primer. The SBS 2530 primer comprises an SBS 2320a' region that is complementary to the SBS 2320a primer region and a P52540 region. The SBS 2535 primer comprises an SBS 2320b' region that is complementary to the SBS 2320b primer region and a P7 2545 region. An amplicon from the 2550 library synthesized using the SBS 2530 and 2535 primers is flanked at the 5-end ' through the P5 region 2540, the SBS primer region 2320a (i.e., SBS3), the spatial address region 2325a (i.e., spatial address unique to the X dimension), the UMI region 2330a, and at the 3-end ' by the UMI 2330b region, the spatial address region 2325b (ie, spatial address unique to the Y dimension), the SBS primer region 2320b (ie, SBS12), and the P72545 region.

En algunas realizaciones, un sistema de indexación combinatoria puede implicar el uso de dos matrices diferentes, es decir, una primera matriz que comprende secuencias de dirección espacial para la dimensión X y una segunda matriz que comprende secuencias de dirección espacial para la dimensión Y. En un ejemplo, se puede usar una primera matriz para transportar cebadores de transcripción inversa (RT) a una muestra de tejido para la síntesis in situ de ADNc, y se usa una segunda matriz para capturar el ADNc para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales.In some embodiments, a combinatorial indexing system may involve the use of two different arrays, i.e. a first array comprising spatial address sequences for the X dimension and a second array comprising spatial address sequences for the Y dimension. For example, a first array can be used to transport reverse transcription (RT) primers to a tissue sample for in situ synthesis of cDNA, and a second array is used to capture the cDNA for generation of a sequencing library with spatial directions.

La figura 26A ilustra una vista en planta de un ejemplo de una matriz 2600 para el transporte de cebadores de RT a una muestra de tejido para la síntesis in situ de ADNc. La matriz 2600 comprende una disposición, por ejemplo, filas, de sitios de entrega 2605 sobre un soporte sólido 2610. En este ejemplo, 10 sitios de entrega 2605 (por ejemplo, sitios de entrega 2605a a 2605j) están dispuestos sobre un soporte sólido 2610. En un ejemplo, el soporte sólido 2610 es un cubreobjetos de vidrio. Se deposita una pluralidad de cebadores RT 2615 (por ejemplo, impresos) en una franja a lo largo de la longitud de cada sitio de entrega 2605. Los cebadores RT 2615 se depositan en cada sitio de entrega 2605 de manera que puedan liberarse fácilmente desde la matriz 2600 sobre una muestra de tejido.Figure 26A illustrates a plan view of an exemplary array 2600 for transporting RT primers to a tissue sample for in situ cDNA synthesis. Array 2600 comprises an arrangement, eg, rows, of delivery sites 2605 on solid support 2610. In this example, 10 delivery sites 2605 (eg, sites 2605a through 2605j) are disposed on a solid support 2610. In one example, solid support 2610 is a glass coverslip. A plurality of RT primers 2615 (eg, imprinted) are deposited in a stripe along the length of each delivery site 2605. RT primers 2615 are deposited at each delivery site 2605 so that they can be easily released from the 2600 matrix on a tissue sample.

La figura 26B ilustra una vista lateral de una porción de un sitio de entrega 2605 de la matriz 2600, en la que la porción del sitio de entrega 2605 comprende al menos un cebador de RT 2615 para la síntesis de ADNc a partir de ARNm en una muestra de tejido. En este ejemplo, se muestra un solo cebador de RT 2615, pero se puede depositar cualquier número de cebadores RT 2615 sobre el soporte sólido 2610 en cada sitio de entrega 2605. El cebador de RT 2615 comprende una región de cebador de SBS 2620 (por ejemplo, SBS3), una región de dirección espacial 2625 (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), y una región de cebador específica de gen 2630. El cebador de RT 2615 tiene una región de dirección espacial exclusiva 2625 para cada sitio de entrega 2605, es decir, el sitio de entrega 2605a tiene una región de dirección espacial exclusiva 2625a, el sitio de entrega 2605b tiene una región de dirección espacial exclusiva 2625b, etc. La región de cebador específica de gen 2630 puede ser la misma región específica de gen o pueden ser diferentes secuencias específicas de gen.Figure 26B illustrates a side view of a portion of a delivery site 2605 of array 2600, wherein the portion of delivery site 2605 comprises at least one RT primer 2615 for cDNA synthesis from mRNA in an array. tissue sample. In this example, a single 2615 RT primer is shown, but any number of 2615 RT primers can be deposited on the 2610 solid support at each 2605 delivery site. The 2615 RT primer comprises a region of 2620 SBS primer (for example, SBS3), a 2625 spatial address region (i.e., unique spatial address for the X dimension), and a 2630 gene-specific primer region. The 2615 RT primer has a unique 2625 spatial address region for each site 2605, ie, delivery site 2605a has a unique spatial address region 2625a, delivery site 2605b has a unique spatial address region 2625b, and so on. The gene-specific primer region 2630 may be the same gene-specific region or may be different gene-specific sequences.

La figura 27A ilustra una vista en planta de un ejemplo de una matriz de captura 2700 para la captura de ADNc sintetizado in situ usando los cebadores RT 2615 de la figura 26B. La matriz de captura 2700 comprende una disposición, por ejemplo, columnas, de los sitios de captura 2705 sobre un soporte sólido 2710. En este ejemplo, se disponen 10 sitios de captura 2705 (por ejemplo, los sitios de captura 2705a a 2705j) sobre un soporte sólido 2710. En un ejemplo, el soporte sólido 2710 es una superficie de vidrio plana. Se deposita una pluralidad de sondas de captura 2715 en una franja a lo largo de la longitud de cada sitio de captura 2705.Figure 27A illustrates a plan view of an exemplary capture array 2700 for capturing cDNA synthesized in situ using the RT primers 2615 of Figure 26B. Capture array 2700 comprises an arrangement, eg, columns, of capture sites 2705 on solid support 2710. In this example, 10 capture sites 2705 (eg, capture sites 2705a through 2705j) are arranged on a solid support 2710. In one example, solid support 2710 is a flat glass surface. A plurality of capture probes 2715 are deposited in a stripe along the length of each capture site 2705.

La figura 27B ilustra una vista lateral de una parte de un sitio de captura 2705 de la matriz de captura 2700, en la que la parte del sitio de captura 2705 comprende al menos una sonda de captura 2715 para la captura de ADNc sintetizado in situ usando los cebadores de RT 2615 de la figura 26B. En este ejemplo, se muestra una única sonda de captura 2715, pero se puede inmovilizar cualquier número de sondas de captura 2715 sobre el soporte sólido 2710 en cada sitio de captura 2705. La sonda de captura 2715 comprende una región escindible 2720, una región de cebador de SBS 2725 (por ejemplo, SBS12), una región de dirección espacial 2730, una región de identificador molecular exclusivo (UMI) 2735 y una región de captura específica de gen 2740. La sonda de captura 2715 tiene una región de dirección espacial exclusiva 2730 para cada sitio de captura 2705, es decir, el sitio de captura 2705a tiene la región de dirección espacial exclusiva 2730a, el sitio de captura 2705b tiene una región de dirección espacial exclusiva 2730b, etc. La región de captura 2740 es complementaria con la región de captura 2630 de la sonda de captura 2615 de la figura 26B.Figure 27B illustrates a side view of a capture site portion 2705 of the capture array 2700, wherein the capture site portion 2705 comprises at least one capture probe 2715 for capture of cDNA synthesized in situ using RT primers 2615 of Figure 26B. In this example, a single 2715 capture probe is shown, but any number of 2715 capture probes can be immobilized on the 2710 solid support at each 2705 capture site. The 2715 capture probe comprises a cleavable region 2720, a region of 2725 SBS primer (for example, SBS12), a 2730 spatial address region, a 2735 unique molecular identifier (UMI) region, and a 2740 gene-specific capture region. The 2715 capture probe has a unique spatial address region 2730 for each capture site 2705, ie, capture site 2705a has unique spatial address region 2730a, capture site 2705b has unique spatial address region 2730b, and so on. Capture region 2740 is complementary to capture region 2630 of capture probe 2615 of Figure 26B.

La figura 28 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 2800 para generar una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales, en el que se usa una primera matriz para la síntesis in situ de ADNc de primera hebra, y se usa una segunda matriz para capturar el ADNc para la generación posterior de la biblioteca. El método 2800 comprende, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 28 illustrates a flow diagram of an example of a 2800 method for generating a spatially addressed sequencing library, in which a first template is used for in situ synthesis of first-strand cDNA, and a second template is used to capture the cDNA for subsequent library generation. Method 2800 comprises, but is not limited to the following steps.

En una etapa 2810, una muestra de tejido que comprende una pluralidad de moléculas de ARNm se pone en contacto con una primera matriz. La matriz es, por ejemplo, la matriz 2600 de la figura 26A que comprende una pluralidad de cebadores de RT 2615. Los cebadores de Rt 2615 se liberan desde la matriz 2600 sobre la muestra de tejido. In a step 2810, a tissue sample comprising a plurality of mRNA molecules is contacted with a first matrix. The array is, for example, array 2600 of Figure 26A comprising a plurality of RT 2615 primers. Rt 2615 primers are released from array 2600 onto the tissue sample.

En la etapa 2815, se sintetiza in situ el ADNc de primera hebra. Por ejemplo, las secuencias de cebadores específicos de genes en los cebadores de RT se utilizan para cebar el ADNc de primera hebra a partir de moléculas de ARNm diana en la muestra de tejido. Después de la síntesis del ADNc de primera hebra, la matriz 2600 se retira de la superficie de la muestra de tejido.At step 2815, the first strand cDNA is synthesized in situ . For example, the gene-specific primer sequences in the RT primers are used to prime first-strand cDNA from target mRNA molecules in the tissue sample. After first-strand cDNA synthesis, the 2600 matrix is removed from the surface of the tissue sample.

En la etapa 2820, se captura el ADNc de primera hebra sobre una segunda matriz y se sintetiza el ADNc de segunda hebra. Por ejemplo, la matriz de captura 2700 de la figura 27A que comprende una pluralidad de sondas de captura 2715 se pone en contacto con la muestra de tejido. El ADNc de primera hebra se captura sobre la matriz de captura 2700 mediante hibridación del extremo 3 'del ADNc con regiones específicas de genes en las sondas de captura 2715. El ADNc de segunda hebra se sintetiza usando regiones específicas de genes sobre la sonda de captura 2715 como cebadores en una reacción de extensión.At step 2820, the first strand cDNA is captured onto a second array and the second strand cDNA is synthesized. For example, capture array 2700 of Figure 27A comprising a plurality of capture probes 2715 is contacted with the tissue sample. First-strand cDNA is captured onto the 2700 capture array by hybridizing the 3' end of the cDNA to gene-specific regions on the 2715 capture probes. Second-strand cDNA is synthesized using gene-specific regions on the capture probe. 2715 as primers in an extension reaction.

En la etapa 2825, las moléculas de ADNc de segunda hebra se liberan de la matriz de captura. Por ejemplo, las moléculas de ADNc se liberan de la matriz de captura mediante una reacción de escisión.At step 2825, the second-stranded cDNA molecules are released from the capture matrix. For example, cDNA molecules are released from the capture matrix by a cleavage reaction.

En la etapa 2830, las moléculas de ADNc se amplifican para generar una biblioteca de secuenciación.At step 2830, the cDNA molecules are amplified to generate a sequencing library.

Las figuras 29A y 29B ilustran las etapas del método 2800 de la figura 28. En la etapa 2810, una muestra de tejido (no se muestra) que comprende una molécula de ARNm 2910 se pone en contacto con la matriz 2600 (no se muestra). Por ejemplo, la muestra de tejido que contiene la molécula de ARNm 2910 o un sustrato que comprende la molécula de ARNm 2910 derivada de la muestra de tejido (no se muestra) se pone en contacto con la matriz 2600. La molécula de ARNm 2910 puede incluir una mutación 2915. Los cebadores de RT 2615 se liberan de la matriz 2600 sobre la muestra de tejido y se hibridan con la molécula de ARNm 2910 a través de la región específica de gen 2630.Figures 29A and 29B illustrate the steps of the method 2800 of Figure 28. In step 2810, a tissue sample (not shown) comprising an mRNA molecule 2910 is contacted with matrix 2600 (not shown). . For example, the tissue sample containing the 2910 mRNA molecule or a substrate comprising the 2910 mRNA molecule derived from the tissue sample (not shown) is contacted with the 2600 matrix. The 2910 mRNA molecule can include a 2915 mutation. The 2615 RT primers are released from the 2600 array onto the tissue sample and hybridize to the 2910 mRNA molecule via the 2630 gene-specific region.

En la etapa 2815, se sintetiza in situ una molécula de ADNc de primera hebra 2920 usando la región específica de gen 2630 como cebador en una reacción de transcripción inversa.At step 2815, a first-stranded cDNA molecule 2920 is synthesized in situ using the specific region of 2630 gene as a primer in a reverse transcription reaction.

En la etapa 2820, la matriz de captura 2700 de la figura 27A que comprende una pluralidad de sondas de captura 2715 se pone en contacto con la muestra de tejido. El ADNc de primera hebra 2920 se captura en el sitio de captura 2705 mediante hibridación del extremo 3' del ADNc de primera hebra 2920 con la región de captura específica de gen 2740. El ADNc de segunda hebra se sintetiza en una reacción de extensión usando la región de captura específica de gen 2740 como cebador.At step 2820, the capture array 2700 of FIG. 27A comprising a plurality of capture probes 2715 is contacted with the tissue sample. The first-strand 2920 cDNA is captured at the 2705 capture site by hybridizing the 3' end of the first-strand 2920 cDNA with the gene-specific capture region 2740. The second-strand cDNA is synthesized in an extension reaction using the 2740 gene-specific capture region as primer.

En la etapa 2825, se libera un ADNc de segunda hebra 2925 desde el sitio de captura 2705 mediante escisión de la región escindible 2720. La molécula de ADNc 2925 comprende la región de cebador de SBS 2725 (SBS12), la región de dirección espacial 2730 (es decir, la dirección espacial exclusiva para la dimensión Y), la región UMI 2735, la región de dirección espacial 2625 (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X) y la región de cebador de SBS 2620 (SBS3).At step 2825, a 2925 second-strand cDNA is released from the 2705 capture site by cleavage of the 2720 cleavable region. The 2925 cDNA molecule comprises the SBS primer region 2725 (SBS12), the 2730 spatial address region (ie, the unique spatial address for the Y dimension), the UMI 2735 region, the 2625 spatial address region (ie, the unique spatial address for the X dimension), and the SBS primer region 2620 (SBS3).

En la etapa 2830, la molécula de ADNc 2925 se amplifica usando un cebador de SBS 2930 y un cebador de SBS 2935. El cebador de SBS 2930 comprende una región de SBS 2725a que es complementaria con la región de cebador de SBS 2725 y una región P5 2940. El cebador de SBS 2935 comprende una región de SBS 2620a que es complementaria con la región de cebador de SBS 2620 y una región P7 2945. Un amplicón de la biblioteca 2950 sintetizado usando los cebadores de SBS 2930 y 2935 está flanqueado en el extremo 5' por la región P5 2940, la región de cebador de SBS 2725 (es decir, SBS3), la región de dirección espacial 2730 (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión Y), la región UMI 2735, y en el extremo 3' por la región de dirección espacial 2625 (es decir, dirección espacial exclusiva para la dimensión X), la región de cebador de SBS 2620 (es decir, SBS3), y la región P72945.At step 2830, the 2925 cDNA molecule is amplified using an SBS 2930 primer and an SBS 2935 primer. The SBS 2930 primer comprises a region of SBS 2725a that is complementary to the SBS 2725 primer region and a region P5 2940. The SBS 2935 primer comprises a region of SBS 2620a that is complementary to the SBS 2620 primer region and a P7 2945 region. An amplicon from the 2950 library synthesized using the SBS 2930 and 2935 primers is flanked at the 5' end by the P5 2940 region, the SBS primer region 2725 (i.e., SBS3), the 2730 spatial address region (i.e., spatial address unique to the Y dimension), the UMI 2735 region, and at the 3' end by the 2625 spatial address region (ie, spatial address exclusive to the X dimension), the SBS 2620 primer region (ie, SBS3), and the P72945 region.

En este ejemplo, la muestra de tejido se pone en contacto con las sondas de captura 2715 que se fijan sobre la superficie de los sitios de captura 2705. El ADNc de primera hebra 2920 se captura en el sitio de captura 2705 mediante hibridación del extremo 3' del ADNc de primera hebra 2920 con la secuencia de captura específica de gen 2740. En otro ejemplo (no se muestra), la muestra de tejido se pone en contacto con la matriz de captura 2700 y las sondas de captura 2715 se liberan desde los sitios de captura 2705 hacia la muestra de tejido por escisión de la secuencia escindible 2720. El ADNc de segunda hebra se sintetiza en una extensión reacción usando la secuencia de captura específica de gen 2740 como cebador.In this example, the tissue sample is contacted with the 2715 capture probes that bind to the surface of the 2705 capture sites. The 2920 first-strand cDNA is captured at the 2705 capture site by 3-end hybridization. ' of the 2920 first-strand cDNA with the 2740 gene-specific capture sequence. In another example (not shown), the tissue sample is contacted with the 2700 capture matrix and the 2715 capture probes are released from the 2705 capture sites into the tissue sample by cleavage of the 2720 cleavable sequence. Second-strand cDNA is synthesized in an extension reaction using the 2740 gene-specific capture sequence as a primer.

4.5 Detección espacial y análisis del ácido nucleico en una muestra de tejido usando sondas de captura liberables4.5 Spatial Detection and Analysis of Nucleic Acid in a Tissue Sample Using Releasable Capture Probes

En otras realizaciones, se usa una matriz con direcciones espaciales para liberar sondas de captura hacia una sección de tejido para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales. En esta estrategia, las sondas de captura con direcciones espaciales se depositan sobre la superficie de un sustrato (por ejemplo, un cubreobjetos de vidrio) en distintos sitios de captura o "características". En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales se anclan sobre la superficie del sustrato mediante la formación de un enlace escindible. Las sondas de captura con direcciones espaciales se liberan hacia una sección de tejido mediante la escisión del enlace reversible y se incorporan al ácido nucleico en las etapas posteriores del procesamiento bioquímico. En algunas realizaciones, las sondas de captura con direcciones espaciales se depositan sobre el sustrato suspendido en una matriz, tal como una matriz BioGel. Las sondas de captura con direcciones espaciales suspendidas en el BioGel se liberan hacia una sección de tejido, por ejemplo, mediante la aplicación de un tratamiento térmico o un tratamiento químico. La inmovilización de sondas de captura con direcciones espaciales sobre una superficie de sustrato usando un enlace escindible o suspensión de BioGel evita la necesidad de capturar el ácido nucleico (es decir, ARN, ADNc o ADN genómico) de una sección de tejido sobre una superficie de sustrato para la generación de una biblioteca con direcciones espaciales.In other embodiments, a spatially targeted array is used to deliver capture probes to a tissue section for generation of a spatially targeted sequencing library. In this approach, spatially directional capture probes are deposited on the surface of a substrate (eg, a glass coverslip) at distinct capture sites or "features." In one example, spatially directional capture probes are anchored on the substrate surface by formation of a cleavable bond. Spatially directional capture probes are released into a tissue section by reversible bond cleavage and are incorporated into nucleic acid in subsequent steps of biochemical processing. In some embodiments, spatially directional capture probes are deposited on the substrate suspended in a matrix, such as a BioGel matrix. Spatially directional capture probes suspended in the BioGel are released into a tissue section, for example, by applying a heat treatment or a chemical treatment. Immobilization of spatially directional capture probes onto a substrate surface using a cleavable bond or BioGel suspension avoids the need to capture nucleic acid (i.e., RNA, cDNA, or genomic DNA) from a tissue section onto a substrate surface. substrate for the generation of a library with spatial addresses.

En un ejemplo, una sonda de captura con dirección espacial comprende una secuencia de cebador aleatorio que se usa para la síntesis in situ de ADNc a partir de ARN total en una muestra de tejido.In one example, a spatially directed capture probe comprises a random primer sequence that is used for the in situ synthesis of cDNA from total RNA in a tissue sample.

La figura 30 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 3000 para generar una biblioteca de ADNc con direcciones espaciales usando sondas de captura liberables. El método 3000 comprende, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 30 illustrates a flowchart of an exemplary method 3000 for generating a spatially targeted cDNA library using releasable capture probes. Method 3000 comprises, but is not limited to the following steps.

En una etapa 3010, se imprime un cubreobjetos con sondas de captura con direcciones espaciales para formar una matriz de características espaciales. En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales se imprimen en un cubreobjetos de 2 cm x 2 cm para formar una matriz de características espaciales que tienen 100 gm de diámetro con una altura de 35 gm. Las sondas de captura con direcciones espaciales incluyen una secuencia de cebador aleatorio para la síntesis de ADNc en una reacción de transcripción inversa, una secuencia de dirección espacial y una secuencia de cebador de SBS biotinilada como se describe con más detalle con referencia a las figuras 31A y 31B. Las sondas de captura con direcciones espaciales también incluyen una modificación en el extremo 5' de la molécula para una unión reversible al cubreobjetos. En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales incluyen una modificación de disulfuro 5' como se describe con más detalle con referencia a las figuras 32A, 32B y 32C. En algunas realizaciones, las sondas de captura con direcciones espaciales incluyen un conector fotoescindible 5' como se describe con más detalle con referencia a las figuras 33A, 33B y 33C.In a step 3010, a coverslip is printed with capture probes with spatial addresses to form an array of spatial features. In one example, spatially directional capture probes are printed on a 2 cm x 2 cm coverslip to form an array of spatial features that are 100 gm in diameter with a height of 35 gm. Spatially targeted capture probes include a random primer sequence for cDNA synthesis in a reverse transcription reaction, a spatially targeted sequence, and a biotinylated SBS primer sequence as described in more detail with reference to Figures 31A . and 31B. Spatially directional capture probes also include a modification at the 5' end of the molecule for reversible binding to the coverslip. In one example, the spatially directional capture probes include a 5' disulfide modification as described in more detail with reference to Figures 32A, 32B and 32C. In some embodiments, the spatially-addressable capture probes include a photocleavable linker. 5' as described in more detail with reference to Figures 33A, 33B and 33C.

En una etapa 3015, el cubreobjetos se coloca encima de una sección de tejido FFPE semipermeabilizada montada sobre un portaobjetos de vidrio, de manera que la superficie del cubreobjetos con las sondas de captura con direcciones espaciales sobre el mismo esté en contacto con la sección de tejido.In a step 3015, the coverslip is placed on top of a semi-permeabilized FFPE tissue section mounted on a glass slide, such that the surface of the coverslip with the spatially directed capture probes thereon is in contact with the tissue section. .

En una etapa 3020, las sondas de captura con direcciones espaciales inmovilizadas sobre el cubreobjetos se liberan desde la superficie del cubreobjetos hacia el espacio celular de la sección de tejido. En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales que incluyen una modificación de disulfuro 5' se liberan haciendo fluir una disolución de ditiotreitol (DTT) a través de la sección de tejido semipermeabilizada. En algunas realizaciones, las sondas de captura con direcciones espaciales que incluyen un conector fotoescindible 5' se liberan usando irradiación con luz ultravioleta.In a step 3020, spatially addressed capture probes immobilized on the coverslip are released from the surface of the coverslip into the cellular space of the tissue section. In one example, spatially directional capture probes that include a 5' disulfide modification are released by flowing a solution of dithiothreitol (DTT) through the semi-permeabilized tissue section. In some embodiments, spatially directional capture probes that include a 5' photocleavable linker are released using ultraviolet light irradiation.

En la etapa 3025, se sintetiza in situ un ADNc de primera hebra usando una reacción de transcripción inversa. Por ejemplo, se hace fluir una disolución de mezcla maestra de transcripción inversa entre el cubreobjetos y el portaobjetos de vidrio hacia la sección de tejido semipermeabilizada. El cubreobjetos actúa como una barrera para evitar la evaporación durante la reacción. Debido al marcador de biotina interno en las sondas de captura con direcciones espaciales utilizadas en la reacción de transcripción inversa, se biotinila el ADNc de primera hebra.At step 3025, a first strand cDNA is synthesized in situ using a reverse transcription reaction. For example, a reverse transcription master mix solution is flowed between the coverslip and glass slide onto the semi-permeabilized tissue section. The coverslip acts as a barrier to prevent evaporation during the reaction. Due to the internal biotin label in the spatially directional capture probes used in the reverse transcription reaction, the first strand cDNA is biotinylated.

En la etapa 3030, los híbridos de ARN:ADNc se disocian y la matriz celular se rompe. En un ejemplo, los dúplex de ARN:ADNc se disocian y la matriz celular se rompe usando una disolución de NaOH. En algunas realizaciones, los dúplex de ARN:ADNc se disocian y la matriz celular se rompe usando un protocolo de tratamiento térmico.At step 3030, the RNA:cDNA hybrids dissociate and the cellular matrix breaks down. In one example, RNA:cDNA duplexes dissociate and the cell matrix is disrupted using NaOH solution. In some embodiments, the RNA:cDNA duplexes are dissociated and the cellular matrix is disrupted using a heat treatment protocol.

En la etapa 3035, la muestra de tejido semipermeabilizada con ARN y ADNc sobre ella se extrae de la superficie del portaobjetos de vidrio y se recoge en un tubo de recogida. En un ejemplo, la muestra de tejido semipermeabilizada con ARN y el ADNc de primera hebra se extrae del portaobjetos de vidrio raspando hacia un tubo Eppendorf. En algunas realizaciones, la muestra de tejido semipermeabilizada con ARN y el ADNc de primera hebra se extrae del portaobjetos de vidrio colocando el portaobjetos en un tubo de centrífuga de 50 ml y centrifugando para recoger el material en un receptáculo en el fondo del tubo.At step 3035, the semi-permeabilized tissue sample with RNA and cDNA on it is removed from the surface of the glass slide and collected in a collection tube. In one example, the tissue sample semi-permeated with RNA and first-strand cDNA is scraped off the glass slide into an Eppendorf tube. In some embodiments, the semi-permeated tissue sample with RNA and first-strand cDNA is removed from the glass slide by placing the slide in a 50 mL centrifuge tube and centrifuging to collect the material in a receptacle at the bottom of the tube.

En una etapa 3040, el ADNc de primera hebra biotinilado se purifica usando dos rondas de un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina. El ADNc de primera hebra purificado se recoge en un tubo de PCR para las etapas de procesamiento posteriores. La molécula de ADNc comprende una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS12), una secuencia de dirección espacial y la secuencia de cebador aleatorio.In a step 3040, the biotinylated first-strand cDNA is purified using two rounds of a streptavidin bead-based purification protocol. The purified first-strand cDNA is collected in a PCR tube for subsequent processing steps. The cDNA molecule comprises an SBS primer sequence (eg, SBS12), a spatial targeting sequence, and the random primer sequence.

En la etapa 3045, el ADNc de primera hebra se amplifica en una reacción múltiplex usando una mezcla de pares de cebadores directos e inversos que flanquean, por ejemplo, una o más SNV diana. Por ejemplo, un cebador directo comprende una secuencia específica de gen que se dirige a una SNV de interés, una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS3) y secuencias P5. La secuencia específica de gen está diseñada para estar aproximadamente 50 pb cadena arriba de una SNV diana. Un cebador inverso comprende secuencias complementarias de SBS12 y secuencias P7.At step 3045, the first-strand cDNA is amplified in a multiplex reaction using a mixture of forward and reverse primer pairs flanking, eg, one or more target SNVs. For example, a forward primer comprises a gene-specific sequence that targets an SNV of interest, an SBS (eg, SBS3) primer sequence, and P5 sequences. The gene-specific sequence is designed to be approximately 50 bp upstream of a target SNV. A reverse primer comprises sequences complementary to SBS12 and P7 sequences.

En la etapa 3050, se secuencian los amplicones de la biblioteca. Por ejemplo, la lectura 1 (por ejemplo, de aproximadamente 50 pb a aproximadamente 75 pb) de una reacción de SBS proporciona información de secuencia para la SNV diana y la lectura 2 (aproximadamente 25 pb) proporciona información de secuencia para la dirección espacial. At step 3050, the library amplicons are sequenced. For example, read 1 (eg, from about 50 bp to about 75 bp) of an SBS reaction provides sequence information for the target SNV and read 2 (about 25 bp) provides sequence information for spatial direction.

Las figuras 31A y 31B ilustran diagramas esquemáticos de una sonda de captura con dirección espacial 3100 que comprende una modificación de disulfuro 5' y una sonda de captura con dirección espacial 3150 que comprende un conector fotoescindible 5', respectivamente. Con referencia a la figura 31A, la sonda de captura con dirección espacial 3100 comprende una región de cebador aleatorio 3110, una región de dirección espacial 3115 y una región de cebador de SBS 3120 (por ejemplo, SBS12). La región de cebador aleatorio 3110 puede comprender, por ejemplo, una secuencia de 6 pb que puede usarse para cebar la síntesis de ADNc de todo el transcriptoma de una célula en una reacción de transcripción inversa. La región de dirección espacial 3115 comprende una secuencia exclusiva para cada característica espacial en una matriz. La región de cebador de SBS 3120 comprende un marcador de biotina interno 3125. El marcador de biotina interno 3125 se usa para purificar el ADNc en las etapas de procesamiento posteriores. La sonda de captura con dirección espacial 3100 también comprende una modificación de disulfuro 5' 3130. La modificación de disulfuro 3130 se usa para anclar reversiblemente la sonda de captura con dirección espacial 3100 sobre la superficie de un sustrato de vidrio (por ejemplo, cubreobjetos de vidrio) como se describe con más detalle con referencia a las figuras 32A, 32B y 32C.Figures 31A and 31B illustrate schematic diagrams of a spatially directed capture probe 3100 comprising a 5' disulfide modification and a spatially directed capture probe 3150 comprising a 5' photoscleavable linker, respectively. Referring to Figure 31A, spatially targeted capture probe 3100 comprises a random primer region 3110, a spatially targeted region 3115, and an SBS primer region 3120 (eg, SBS12). Random primer region 3110 can comprise, for example, a 6 bp sequence that can be used to prime cDNA synthesis from the entire transcriptome of a cell in a reverse transcription reaction. Spatial address region 3115 comprises a unique sequence for each spatial feature in an array. The SBS 3120 primer region comprises an internal 3125 biotin tag. The 3125 internal biotin tag is used to purify the cDNA in subsequent processing steps. The 3100 spatially directional capture probe also comprises a 5' disulfide modification 3130. The 3130 disulfide modification is used to reversibly anchor the 3100 spatially directional capture probe onto the surface of a glass substrate (e.g., glass coverslips). glass) as described in more detail with reference to Figures 32A, 32B and 32C.

Con referencia a la figura 31B, la sonda de captura con dirección espacial 3150 es sustancialmente la misma que la sonda de captura con dirección espacial 3100, excepto porque el extremo 5' de la sonda de captura con dirección espacial 3150 está modificada con un conector de amino fotoescindible 3155. El conector de amino fotoescindible 3155 se usa para anclar reversiblemente la sonda de captura con dirección espacial 3150 sobre la superficie de un sustrato de vidrio (por ejemplo, cubreobjetos de vidrio) como se describe con más detalle con referencia a las figuras 33A, 33B y 33C.Referring to Figure 31B, the spatially targeted capture probe 3150 is substantially the same as the spatially targeted capture probe 3100, except that the 5' end of the spatially targeted capture probe 3150 is modified with a linker. 3155 photocleavable amino linker. The 3155 photocleavable amino linker is used to reversibly anchor the 3150 spatially directional capture probe onto the surface of a glass substrate (eg, glass coverslips) as described in more detail with reference to Figures 33A, 33B and 33C.

Las figuras 32A, 32B y 32C ilustran un ejemplo de un proceso de anclaje reversible de la sonda de captura con dirección espacial 3100 de la figura 31A sobre la superficie de un cubreobjetos de vidrio.Figures 32A, 32B and 32C illustrate an example of a reversible capture probe docking process with spatial direction 3100 of Figure 31A on the surface of a glass coverslip.

En una primera etapa y con referencia ahora a la figura 32A, se proporciona un cubreobjetos de vidrio 3210 funcionalizado con una pluralidad de grupos tiol (SH) 3215. Los cubreobjetos funcionalizados con tiol están disponibles en el mercado.In a first step and referring now to Figure 32A, a glass coverslip 3210 functionalized with a plurality of thiol (SH) 3215 groups is provided. Thiol functionalized coverslips are commercially available.

En una etapa siguiente y con referencia ahora a la figura 32B, las sondas de captura con direcciones espaciales 3100 se depositan (por ejemplo, se imprimen) sobre la superficie del cubreobjetos de vidrio 3210.In a next step and referring now to Figure 32B, spatially addressed capture probes 3100 are deposited (eg printed) onto the surface of glass coverslip 3210.

En una etapa siguiente y haciendo referencia ahora a la figura 32C, las sondas de captura con direcciones espaciales 3100 se anclan sobre la superficie del cubreobjetos de vidrio 3210 mediante la formación de un enlace disulfuro en una reacción de intercambio de tiol-disulfuro entre los grupos tiol 3215 y las modificaciones de disulfuro 3130 sobre las sondas de captura con direcciones espaciales 3100. Las sondas de captura con direcciones espaciales 3100 se pueden liberar posteriormente del cubreobjetos de vidrio 3210 mediante la escisión del enlace disulfuro usando un agente reductor. En un ejemplo, se usa ditiotreitol (DTT) para escindir el enlace disulfuro y liberar las sondas de captura con direcciones espaciales 3100.In a next step and referring now to Figure 32C, the spatially directional capture probes 3100 are anchored onto the surface of the glass coverslip 3210 by disulfide bond formation in a thiol-disulfide exchange reaction between the groups. 3215 thiol and 3130 disulfide modifications on the 3100 spatially addressed capture probes. The 3100 spatially addressed capture probes can subsequently be released from the 3210 glass coverslip by cleavage of the disulfide bond using a reducing agent. In one example, dithiothreitol (DTT) is used to cleave the disulfide bond and release the capture probes with spatial addresses 3100.

Las figuras 33A, 33B y 33C ilustran un ejemplo de un proceso de anclaje reversible de sondas de captura con direcciones espaciales 3150 de la figura 31B sobre la superficie de un cubreobjetos de vidrio.Figures 33A, 33B and 33C illustrate an example of a reversible docking process of capture probes with spatial directions 3150 of Figure 31B on the surface of a glass coverslip.

En una primera etapa y con referencia ahora a la figura 33A, se proporciona un cubreobjetos de vidrio 3310 funcionalizado con una pluralidad de grupos aldehído 3315. Los sustratos de vidrio funcionalizados con aldehído están disponibles en el mercado.In a first step and referring now to Figure 33A, a 3310 glass coverslip functionalized with a plurality of 3315 aldehyde groups is provided. Aldehyde functionalized glass substrates are commercially available.

En una etapa siguiente y con referencia ahora a la figura 33B, se depositan las sondas de captura con direcciones espaciales 3150 sobre la superficie del cubreobjetos de vidrio 3310.In a next step and referring now to Figure 33B, spatially directional capture probes 3150 are deposited onto the surface of glass coverslip 3310.

En una etapa siguiente y haciendo referencia ahora a la figura 33C, las sondas de captura con direcciones espaciales 3150 se anclan sobre la superficie del cubreobjetos de vidrio 3310 mediante la formación de un enlace covalente entre los grupos aldehído 3315 y los conectores de amino fotoescindibles 3155 en las sondas de captura con direcciones espaciales 3150. Las sondas de captura con direcciones espaciales 3150 se pueden liberar posteriormente del cubreobjetos de vidrio 3310 mediante la escisión del enlace covalente usando irradiación con luz ultravioleta (por ejemplo, 350 nm durante aproximadamente 5 minutos).In a next step and referring now to Figure 33C, the spatially directional capture probes 3150 are anchored onto the surface of the glass coverslip 3310 by formation of a covalent bond between the aldehyde groups 3315 and the photocleavable amino linkers 3155. into the 3150 spatially targeted capture probes. The 3150 spatially targeted capture probes can subsequently be released from the 3310 glass coverslip by cleavage of the covalent bond using ultraviolet light irradiation (eg, 350 nm for about 5 minutes).

Las figuras 34A y 34B muestran gráficamente las etapas del método 3000 de la figura 30. En la etapa 3010, se imprime un cubreobjetos 3410 con sondas de captura con direcciones espaciales (no se muestra) para formar una matriz de características espaciales 3415. En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales se imprimen en un cubreobjetos de 2 cm x 2 cm para formar una matriz de características espaciales 3415 que tienen 100 gm de diámetro con una altura de 35 gm. Las sondas de captura con direcciones espaciales son, por ejemplo, la sonda de captura con dirección espacial 3100 de la figura 31 que se utilizan para capturar el transcriptoma completo de una célula.Figures 34A and 34B graphically show the steps of the method 3000 of Figure 30. In step 3010, a coverslip 3410 is printed with spatially directional capture probes (not shown) to form an array of spatial features 3415. In a For example, spatially directional capture probes are printed on a 2 cm x 2 cm coverslip to form an array of 3415 spatial features that are 100 gm in diameter with a height of 35 gm. Spatially targeted capture probes are, for example, the 3100 spatially targeted capture probe of Figure 31 which are used to capture the entire transcriptome of a cell.

En la etapa 3015, el cubreobjetos 3410 se coloca encima de una sección de tejido semipermeabilizada 3420 que está montada en un portaobjetos de vidrio 3425. La sección de tejido 3420 comprende una pluralidad de células 3430. Cada célula contiene una o más moléculas de ARN 3435. Una o más moléculas de ARN 3435 pueden incluir una variación de un solo nucleótido (SNV) 3440.At step 3015, coverslip 3410 is placed on top of a semi-permeabilized tissue section 3420 that is mounted on a glass slide 3425. Tissue section 3420 comprises a plurality of cells 3430. Each cell contains one or more RNA molecules 3435 One or more 3435 RNA molecules may include a 3440 single nucleotide variation (SNV).

En la etapa 3020, las sondas de captura con direcciones espaciales (indicadas por flechas) inmovilizadas sobre el cubreobjetos 3410 se liberan de la superficie del cubreobjetos hacia el espacio celular.At step 3020, spatially directional capture probes (indicated by arrows) immobilized on coverslip 3410 are released from the coverslip surface into the cell space.

En la etapa 3025, el ADNc de primera hebra se sintetiza in situ en una reacción de transcripción inversa utilizando secuencias de cebadores aleatorias 3110 sobre la sonda de captura con dirección espacial 3100. Por ejemplo, se hace fluir una disolución de mezcla maestra de transcripción inversa (no se muestra) entre el cubreobjetos 3410 y el portaobjetos de vidrio 3425 hacia la sección de tejido semipermeabilizado 3420.At step 3025, first-strand cDNA is synthesized in situ in a reverse transcription reaction using random primer sequences 3110 on the spatially directed capture probe 3100. For example, a reverse transcription master mix solution is flowed (not shown) between the 3410 coverslip and the 3425 glass slide to the 3420 semi-permeabilized tissue section.

En la etapa 3030, los híbridos de ARN:ADNc se disocian y la matriz celular en la muestra de tejido 3420 se rompe para liberar una molécula de ADNc 3445. En un ejemplo, los dúplex ARN:ADNc se disocian y la matriz celular se rompe usando una disolución de NaOH. En algunas realizaciones, los dúplex de ARN:ADNc se disocian y la matriz celular se rompe usando un protocolo de tratamiento térmico.At step 3030, the RNA:cDNA hybrids dissociate and the cellular matrix in the 3420 tissue sample breaks to release a 3445 cDNA molecule. In one example, the RNA:cDNA duplexes dissociate and the cellular matrix breaks using a NaOH solution. In some embodiments, the RNA:cDNA duplexes are dissociated and the cellular matrix is disrupted using a heat treatment protocol.

En la etapa 3035, la muestra de tejido semipermeabilizada 3420 con las células 3430, las moléculas de ARN 3435 y las moléculas de ADNc 3445 sobre ella se extraen de la superficie del portaobjetos de vidrio 3425 y se recogen en un tubo de recogida 3450. En un ejemplo, la muestra de tejido semipermeabilizado 3420 con las células 3430, las moléculas de ARN 3435 y las moléculas de ADNc 3445 se extraen del portaobjetos de vidrio 3425 raspando hacia un tubo Eppendorf. En algunas realizaciones, la muestra de tejido semipermeabilizada 3420 con las células 3430, las moléculas de ARN 3435 y las moléculas de ADNc 3445 sobre ella se extraen del portaobjetos de vidrio 3425 colocando el portaobjetos de vidrio 3425 en un tubo de centrífuga de 50 ml y centrifugando para recoger el material en un receptáculo en la parte inferior del tubo de 50 ml. At step 3035, the 3420 semi-permeabilized tissue sample with the 3430 cells, 3435 RNA molecules, and 3445 cDNA molecules thereon are extracted from the surface of the 3425 glass slide and collected in a 3450 collection tube. In one example, the 3420 semi-permeabilized tissue sample with the 3430 cells, 3435 RNA molecules, and 3445 cDNA molecules is scraped off the 3425 glass slide into an Eppendorf tube. In some embodiments, the 3420 semi-permeabilized tissue sample with the 3430 cells, 3435 RNA molecules, and 3445 cDNA molecules on it is removed from the 3425 glass slide by placing the 3425 glass slide in a 50 mL centrifuge tube and centrifuging to collect the material in a receptacle at the bottom of the 50 ml tube.

En la etapa 3040, las moléculas de ADNc biotiniladas 3445 se purifican usando dos rondas de un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina.In step 3040, the 3445 biotinylated cDNA molecules are purified using two rounds of a streptavidin bead-based purification protocol.

En la etapa 3045, las moléculas de ADNc 3445 se amplifican en una reacción múltiplex usando una mezcla de pares de cebadores directos e inversos que flanquean las SNV diana. Por ejemplo, un cebador directo 3455 comprende una región específica de gen 3460 que se dirige a una SNV (por ejemplo, SNV 3440) de interés, una región de cebador de SBS 3465 (por ejemplo, SBS3) y una región P5 3470. La región específica de gen 3460 es diseñado para estar aproximadamente 50 pb cadena arriba de una SNV diana. Un cebador inverso 3475 comprende una región complementaria de SBS12 3120a y una región P7 3480. Un amplicón de la biblioteca 3485 sintetizado usando el cebador directo 3455 y el cebador inverso 3475 comprende la región P53470, la región de cebador de SBS 3465, SNV 3440, la región de cebador aleatorio 3110, la región de dirección espacial 3115, la región de cebador de SBS 3120 y la región P73480.In step 3045, the 3445 cDNA molecules are amplified in a multiplex reaction using a mixture of forward and reverse primer pairs that flank the target SNVs. For example, a 3455 forward primer comprises a 3460 gene-specific region that targets an SNV (eg, SNV 3440) of interest, a 3465 SBS (eg, SBS3) primer region, and a 3470 P5 region. The specific region of the 3460 gene is designed to be approximately 50 bp upstream of a target SNV. A 3475 reverse primer comprises a complementary region of SBS12 3120a and a P7 3480 region. the 3110 random primer region, the 3115 spatial address region, the 3120 SBS primer region, and the P73480 region.

En la etapa 3050, se secuencian los amplicones de la biblioteca. Por ejemplo, la lectura 1 (por ejemplo, de aproximadamente 50 pb a aproximadamente 75 pb) de una reacción de SBS proporciona información de secuencia para la SNV diana y la lectura 2 (aproximadamente 25 pb) proporciona información de secuencia para la dirección espacial. At step 3050, the library amplicons are sequenced. For example, read 1 (eg, from about 50 bp to about 75 bp) of an SBS reaction provides sequence information for the target SNV and read 2 (about 25 bp) provides sequence information for spatial direction.

En algunas realizaciones, una sonda de captura con dirección espacial comprende secuencias para la captura dirigida in situ y la amplificación de ADN genómico en una muestra de tejido. En un ejemplo, la captura y amplificación de regiones de ADN genómico diana se realiza utilizando una estrategia similar a TSCA (TruSeq Custom Amplicon, Illumina). En la estrategia similar a TSCA, se usa un par de sondas de captura que flanquean una región de interés diana (por ejemplo, una SNV) para capturar el ADN genómico. La figura 35 ilustra un diagrama esquemático de un ejemplo de un par de sondas de captura 3500 para capturar una región de ADN genómico de interés. El par de sondas de captura 3500 comprende una primera sonda de captura 3510 que se hibrida 5' con una región de interés y una segunda sonda de captura 3515 que se hibrida 3' con la región de interés. La primera sonda de captura 3510 comprende una región de cebador de SBS 3520a (por ejemplo, SBS12), una región de dirección espacial 3525, y una región específica de gen 3530a. La segunda sonda de captura 3515 comprende una región de cebador de SBS 3520b (por ejemplo, SBS3) y una región específica de gen 3530b.In some embodiments, a spatially targeted capture probe comprises sequences for in situ targeted capture and amplification of genomic DNA in a tissue sample. In one example, capture and amplification of target genomic DNA regions is performed using a TSCA-like strategy (TruSeq Custom Amplicon, Illumina). In the TSCA-like approach, a pair of capture probes flanking a target region of interest (eg, an SNV) is used to capture genomic DNA. Figure 35 illustrates a schematic diagram of an exemplary pair of capture probes 3500 for capturing a region of genomic DNA of interest. The 3500 capture probe pair comprises a first capture probe 3510 that hybridizes 5' to a region of interest and a second capture probe 3515 that hybridizes 3' to the region of interest. The first capture probe 3510 comprises an SBS primer region 3520a (eg, SBS12), a spatial address region 3525, and a gene-specific region 3530a. The second capture probe 3515 comprises an SBS 3520b primer region (eg, SBS3) and a 3530b gene-specific region.

La figura 36 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 3600 para generar una biblioteca de amplicones genómicos con direcciones espaciales usando sondas de captura liberables. En este ejemplo, la captura y amplificación de regiones de ADN genómico diana se realiza utilizando una estrategia similar a TSCA (T ruSeq Custom Amplicon, Illumina). El método 3600 comprende, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 36 illustrates a flowchart of an exemplary method 3600 for generating a spatially addressed genomic amplicon library using releasable capture probes. In this example, the capture and amplification of target genomic DNA regions is performed using a TSCA-like strategy (TruSeq Custom Amplicon, Illumina). Method 3600 comprises, but is not limited to the following steps.

En la etapa 3610, se coloca un cubreobjetos con sondas de captura con direcciones espaciales encima de una sección de tejido FFPE semipermeabilizada montada sobre un portaobjetos de vidrio. En un ejemplo, las sondas de captura con direcciones espaciales se suspenden en una matriz de BioGel que se deposita sobre la superficie del cubreobjetos. Las sondas de captura con direcciones espaciales son un par de sondas que incluyen secuencias de ADN que flanquean una región de interés (por ejemplo, una SNV) en el ADN genómico. Las sondas de captura también incluyen secuencias para la posterior amplificación por PCR (por ejemplo, secuencias de SBS3 y SBS12) como se describe anteriormente con referencia a la figura 35. Una (o ambas) de las sondas de captura también pueden incluir un marcador de biotina interno para la posterior purificación de la región del ADN diana. Las sondas de captura se liberan de la matriz de BioGel sobre la sección de tejido utilizando, por ejemplo, un protocolo de tratamiento térmico.At step 3610, a coverslip with spatially directional capture probes is placed on top of a semi-permeabilized FFPE tissue section mounted on a glass slide. In one example, spatially directional capture probes are suspended in a BioGel matrix that is deposited on the surface of the coverslip. Spatially addressed capture probes are a pair of probes that include DNA sequences that flank a region of interest (eg, an SNV) in genomic DNA. The capture probes also include sequences for subsequent PCR amplification (for example, SBS3 and SBS12 sequences) as described above with reference to Figure 35. One (or both) of the capture probes may also include a capture marker. internal biotin for subsequent purification of the target DNA region. Capture probes are released from the BioGel matrix onto the tissue section using, for example, a heat treatment protocol.

En una etapa 3615, las sondas de captura se hibridan con ADN genómico y se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre las sondas de captura flanqueantes a través de la región diana de interés. In a step 3615, the capture probes are hybridized to genomic DNA and an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking capture probes through the target region of interest.

En la etapa 3620, se purifican los productos de extensión/acoplamiento. Por ejemplo, la muestra de tejido con productos de extensión/acoplamiento sobre ella se retira de la superficie del portaobjetos de vidrio y se recoge en un tubo de recogida. Los productos de extensión/acoplamiento se purifican luego usando una o más rondas de un protocolo de purificación, como un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina.In step 3620, the extension/coupling products are purified. For example, the tissue sample with extension/docking products on it is removed from the surface of the glass slide and collected in a collection tube. The extension/coupling products are then purified using one or more rounds of a purification protocol, such as a streptavidin bead-based purification protocol.

En la etapa 3625, los productos de extensión/acoplamiento se amplifican por PCR para añadir índices y cebadores de secuenciación.At step 3625, the extension/docking products are amplified by PCR to add sequencing primers and indices.

En la etapa 3630, se secuencian los amplicones de la biblioteca.At step 3630, the amplicons in the library are sequenced.

La figura 37 ilustra las etapas del método 3600 de la figura 36. En la etapa 3610, se coloca un cubreobjetos 3710 con sondas de captura con direcciones espaciales en una matriz BioGel encima de una sección de tejido FFPE semipermeabilizado 3715 montado en un portaobjetos de vidrio 3720. La sección de tejido 3715 comprende una célula 3725. La célula 3725 comprende una región de ADN genómico diana 3730. El ADN genómico 3730 puede incluir una SNV 3735. La primera sonda de captura 3510 y la segunda sonda de captura 3515 se liberan hacia la sección de tejido 3715 usando un protocolo de tratamiento térmico.Figure 37 illustrates the steps of the method 3600 of Figure 36. In step 3610, a coverslip 3710 with spatially directed capture probes in a BioGel matrix is placed on top of a semi-permeabilized FFPE tissue section 3715 mounted on a glass slide. 3720. The 3715 tissue section comprises a 3725 cell. The 3725 cell comprises a region of 3730 target genomic DNA. The 3730 genomic DNA may include a 3735 SNV. The 3510 first capture probe and 3515 second capture probe are released into tissue section 3715 using a heat treatment protocol.

En la etapa 3615, la primera sonda de captura 3510 y la segunda sonda de captura 3515 se hibridan con el ADN genómico y se realiza una reacción de extensión/acoplamiento in situ entre las sondas de captura flanqueantes a través de la región diana de interés para generar un producto de extensión/acoplamiento 3740. At step 3615, the first capture probe 3510 and the second capture probe 3515 are hybridized to the genomic DNA and an in situ docking/extension reaction is performed between the flanking capture probes through the target region of interest to generate a 3740 extension/coupling product.

En la etapa 3620, se purifica el producto de extensión/acoplamiento 3740. Por ejemplo, la muestra de tejido con el producto de extensión/acoplamiento 3740 se retira de la superficie del portaobjetos de vidrio y se recoge en un tubo de recolección 3745. El producto de extensión/acoplamiento 3740 se purifica luego usando una o más rondas de un protocolo de purificación, tal como un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina.In step 3620, the 3740 extension/docking product is purified. For example, the tissue sample with the 3740 extension/docking product is removed from the surface of the glass slide and collected in a 3745 collection tube. Extension/coupling product 3740 is then purified using one or more rounds of a purification protocol, such as a streptavidin bead-based purification protocol.

En la etapa 3625, el producto de extensión/acoplamiento 3740 se amplifica por PCR usando un cebador directo 3750 y un cebador inverso 3755 para añadir adaptadores de secuenciación. El cebador directo 3750 comprende una región SBS 3520b' que es complementaria con la región de cebador de SBS 3520b y una región P53760. El cebador inverso 3755 comprende una región SBS 3520a' que es complementaria con 3520a y una región P73765.In step 3625, the 3740 extension/docking product is amplified by PCR using a 3750 forward primer and a 3755 reverse primer to add sequencing adapters. The 3750 forward primer comprises an SBS 3520b' region that is complementary to the SBS 3520b primer region and a P53760 region. The 3755 reverse primer comprises an SBS 3520a' region that is complementary to 3520a and a P73765 region.

4.6 Captura de ácidos nucleicos basada en partículas4.6 Particle-Based Nucleic Acid Capture

En algunas realizaciones, los ácidos nucleicos en muestras de tejido pueden capturarse primero mediante sondas inmovilizadas sobre partículas, tales como nanopartículas, y luego transferirse a una matriz de captura descrita en el presente documento. La transferencia de ácidos nucleicos basada en partículas puede aumentar la eficiencia, por ejemplo, el rendimiento o la cinética, de la transferencia del ácido nucleico desde la muestra de tejido a la matriz de captura.In some embodiments, nucleic acids in tissue samples may first be captured by probes immobilized on particles, such as nanoparticles, and then transferred to a capture matrix described herein. Particle-based nucleic acid transfer can increase the efficiency, eg, yield or kinetics, of nucleic acid transfer from the tissue sample to the capture matrix.

Los ácidos nucleicos se pueden transferir desde una muestra de tejido a una matriz de captura transfiriendo partículas que comprenden los ácidos nucleicos de la muestra de tejido a la matriz de captura. La transferencia de partículas se puede facilitar, por ejemplo, mediante el uso de partículas magnéticamente sensibles, tales como nanopartículas magnéticamente sensibles, y aplicando un campo magnético a la muestra de tejido y la matriz de captura para facilitar la transferencia de las nanopartículas magnéticamente sensibles desde la muestra de tejido a la matriz de captura. En algunas realizaciones, la transferencia de partículas desde la muestra de tejido a la matriz de captura se puede facilitar, por ejemplo, usando una interacción molecular, tal como una interacción de unión al ligando (por ejemplo, una interacción de estreptavidina-biotina). Por ejemplo, la transferencia de partículas se puede facilitar, por ejemplo, mediante el uso de partículas recubiertas de estreptavidina, tales como nanopartículas recubiertas de estreptavidina, y una matriz de captura recubierta de biotina. Como alternativa, se puede usar cualquier interacción proteína-proteína, proteína-molécula pequeña o ácido nucleico-ácido nucleico, o cualquier reacción química específica (por ejemplo, "química de clic") para facilitar la transferencia rápida o completa de partículas que comprenden un ácido nucleico desde la muestra de tejido a la matriz de captura.Nucleic acids can be transferred from a tissue sample to a capture matrix by transferring particles comprising the nucleic acids from the tissue sample to the capture matrix. Particle transfer can be facilitated, for example, by using magnetically responsive particles, such as magnetically responsive nanoparticles, and applying a magnetic field to the tissue sample and capture matrix to facilitate transfer of the magnetically responsive nanoparticles from the tissue sample to the capture matrix. In some embodiments, the transfer of particles from the tissue sample to the capture matrix may be facilitated, for example, by using a molecular interaction, such as a ligand-binding interaction (eg, a streptavidin-biotin interaction). For example, particle transfer can be facilitated, for example, by the use of streptavidin-coated particles, such as streptavidin-coated nanoparticles, and a biotin-coated capture matrix. Alternatively, any protein-protein, protein-small molecule, or nucleic acid-nucleic acid interaction, or any specific chemical reaction (eg, "click chemistry") may be used to facilitate rapid or complete transfer of particles comprising a nucleic acid from the tissue sample to the capture matrix.

Puede inmovilizarse una variedad de sondas sobre las partículas para capturar ácidos nucleicos procedentes de la muestra de tejido y combinarse con una variedad de sondas sobre una matriz de captura descrita en el presente documento. En algunas realizaciones, las sondas sobre las partículas consisten esencialmente en regiones de captura para capturar los ácidos nucleicos procedentes de la muestra de tejido (además, por ejemplo, de elementos adicionales para inmovilizar las sondas a la partícula). En algunas realizaciones, las sondas sobre las partículas pueden comprender una región de captura y una región de dirección espacial (por ejemplo, una región de dirección espacial parcial o combinatoria, o una región de dirección espacial completa). Las partículas recubiertas con sondas descritas en este documento se pueden usar en combinación, por ejemplo, con matrices de captura que comprenden sitios de captura que tienen sondas que comprenden esencialmente una región escindible, o una región escindible y una región de dirección espacial (por ejemplo, una región de dirección espacial parcial o combinatoria, o una región de dirección espacial completa), o una región escindible, una región de dirección espacial y una región de captura (por ejemplo, una región para capturar los ácidos nucleicos sobre las partículas), o cualquier otra combinación de regiones. A variety of probes can be immobilized on the particles to capture nucleic acids from the tissue sample and combined with a variety of probes on a capture matrix described herein. In some embodiments, the probes on the particles consist essentially of capture regions to capture nucleic acids from the tissue sample (plus, for example, additional elements to immobilize the probes to the particle). In some embodiments, the probes on the particles may comprise a capture region and a spatial address region (eg, a partial or combinatorial spatial address region, or a full spatial address region). The probe-coated particles described herein can be used in combination with, for example, capture arrays comprising capture sites having probes comprising essentially a cleavable region, or a cleavable region and a spatial targeting region (eg , a partial or combinatorial spatial address region, or a full spatial address region), or a cleavable region, a spatial address region, and a capture region (eg, a region for capturing nucleic acids on particles), or any other combination of regions.

En algunas realizaciones, se usan nanopartículas magnéticamente sensibles para capturar el ácido nucleico (por ejemplo, ADNc sintetizado in situ) en una muestra de tejido para la generación de una biblioteca con direcciones espaciales. In some embodiments, magnetically responsive nanoparticles are used to capture nucleic acid (eg, cDNA synthesized in situ) in a tissue sample for generation of a spatially targeted library.

En algunas realizaciones, las nanopartículas magnéticamente sensibles pueden comprender sondas inmovilizadas que comprenden esencialmente una región de captura (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen). En algunas realizaciones, las sondas pueden comprender además una región de cebador de SBS (por ejemplo, una región SBS3 o SBS12) u otras regiones universales, tales como regiones P5 o P7. En algunas realizaciones, las nanopartículas se usan en combinación con una matriz de captura que comprende sondas de captura que comprenden una región escindible, una región de dirección espacial y una región de captura (por ejemplo, una región de captura específica de un gen). En algunas realizaciones, las sondas sobre la matriz de captura comprenden además una región de cebador de SBS (por ejemplo, una región SBS 3 o SBS12) u otras regiones universales, tales como regiones P5 o P7.In some embodiments, the magnetically responsive nanoparticles may comprise immobilized probes that essentially comprise a capture region (eg, a gene-specific or universal capture region). In some embodiments, the probes may further comprise an SBS primer region (eg, an SBS3 or SBS12 region) or other universal regions, such as P5 or P7 regions. In some embodiments, the nanoparticles are used in combination with a capture array comprising capture probes comprising a cleavable region, a spatial targeting region, and a capture region (eg, a gene-specific capture region). In some embodiments, the probes on the capture array further comprise an SBS primer region (eg, an SBS 3 or SBS12 region) or other universal regions, such as P5 or P7 regions.

La figura 38 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 3800 para generar una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales usando partículas, tales como nanopartículas magnéticamente sensibles, para capturar un ácido nucleico procedente de una muestra de tejido.Figure 38 illustrates a flow diagram of an exemplary method 3800 for generating a spatially addressed sequencing library using particles, such as magnetically responsive nanoparticles, to capture a nucleic acid from a tissue sample.

En la etapa 3810, el ADNc se sintetiza a partir del ARNm diana en una muestra de tejido mediante transcripción inversa in situ. En algunas realizaciones, el ADNc es un ADNc específico de gen (es decir, buscado). En algunas realizaciones, el ADNc es un ADNc aleatorio o un ADNc que representa el mRNA en masa. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede usar un cebador de RT específico de gen unido a la superficie de una partícula, tal como una nanopartícula magnéticamente sensible, para cebar la síntesis de ADNc de primera hebra en una reacción de transcripción inversa. At step 3810, cDNA is synthesized from the target mRNA in a tissue sample by reverse transcription in situ. In some embodiments, the cDNA is a gene-specific (ie, targeted) cDNA. In some embodiments, the cDNA is a random cDNA or a cDNA that represents the mRNA in bulk. For example, in some embodiments, a gene-specific RT primer attached to the surface of a particle, such as a magnetically responsive nanoparticle, can be used to prime first-strand cDNA synthesis in a reverse transcription reaction.

En la etapa 3815, el ADNc de primera hebra unido a la superficie, por ejemplo, de una nanopartícula magnéticamente sensible se captura sobre una matriz. La matriz es, por ejemplo, un sustrato de vidrio que se imprime con sondas de captura con direcciones espaciales para formar una matriz de sitios de captura. Las sondas de captura con direcciones espaciales pueden comprender, por ejemplo, una secuencia de policonector escindible, una secuencia de dirección espacial y una secuencia de captura específica de gen que es complementaria con una secuencia en el ADNc de primera hebra. Las sondas de captura con direcciones espaciales se pueden unir al sustrato de vidrio mediante la secuencia de policonector escindible. La secuencia de dirección espacial suele ser una secuencia exclusiva para cada característica espacial de la matriz. Cada característica espacial puede incluir una pluralidad de sondas de captura con direcciones espaciales con diferentes secuencias de captura específicas de genes. Se puede colocar un imán cerca de la matriz. La reacción se puede calentar a una temperatura de incubación de aproximadamente 95 °C durante aproximadamente 1 minuto para desnaturalizar los híbridos de ARN:ADNc. En la proximidad del imán, el ADNc de primera hebra unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible puede anclarse sobre la superficie de la matriz. Las moléculas de ADNc de primera hebra pueden capturarse sobre la matriz mediante hibridación (por ejemplo, a aproximadamente 60 °C durante aproximadamente 10 minutos) con las secuencias de captura específicas de gen en las sondas de captura con direcciones espaciales.At step 3815, the first-stranded cDNA bound to the surface of, for example, a nanoparticle magnetically sensitive is captured over a matrix. The array is, for example, a glass substrate that is imprinted with spatially directional capture probes to form an array of capture sites. Spatially targeted capture probes may comprise, for example, a cleavable polylinker sequence, a spatially targeted sequence, and a gene-specific capture sequence that is complementary to a sequence in the first-strand cDNA. Spatially directional capture probes can be attached to the glass substrate via the cleavable polylinker sequence. The spatial address sequence is typically a unique sequence for each spatial feature in the array. Each spatial feature may include a plurality of spatially targeted capture probes with different gene-specific capture sequences. A magnet can be placed near the matrix. The reaction can be heated to an incubation temperature of approximately 95°C for approximately 1 minute to denature the RNA:cDNA hybrids. In the vicinity of the magnet, first-strand cDNA bound to the surface of a magnetically responsive nanoparticle can anchor on the surface of the array. First-strand cDNA molecules can be captured on the array by hybridization (eg, at about 60°C for about 10 minutes) with the gene-specific capture sequences in the spatially targeted capture probes.

En la etapa 3820, se puede sintetizar el ADNc de segunda hebra. Por ejemplo, el imán se retira de la proximidad de la matriz y las moléculas de ADNc de primera hebra que no están hibridadas con secuencias de captura específicas de genes en las sondas de captura con direcciones espaciales pueden eliminarse mediante lavado. El ADNc de segunda hebra se sintetiza en una reacción de extensión utilizando la segunda secuencia de captura específica de gen como cebador.At step 3820, the second-strand cDNA can be synthesized. For example, the magnet is removed from the vicinity of the array and first-strand cDNA molecules that are not hybridized to gene-specific capture sequences in the spatially targeted capture probes can be removed by washing. The second strand cDNA is synthesized in an extension reaction using the second gene-specific capture sequence as a primer.

En la etapa 3825, el ADNc bicatenario puede liberarse de la matriz de captura mediante escisión de la secuencia de policonector escindible.At step 3825, the double-stranded cDNA can be released from the capture matrix by cleavage of the cleavable polylinker sequence.

En la etapa 3830, el ADNc bicatenario puede opcionalmente repararse en los extremos y acoplarse a adaptadores de secuenciación para generar una biblioteca de secuenciación. En realizaciones en las que el cebador de RT y el cebador de captura sobre la matriz de captura comprenden regiones del cebador de SBS, la reparación de extremos At step 3830, the double-stranded cDNA can optionally be end-repaired and ligated to sequencing adapters to generate a sequencing library. In embodiments where the RT primer and the capture primer on the capture matrix comprise regions of the SBS primer, end repair

La figura 39 ilustra las etapas de un ejemplo de método 3800 de la figura 38. Es decir, una sección de tejido (no se muestra) comprende una molécula de ARN diana 3910. La molécula de ARN diana 3910 puede incluir una mutación 3915. En la etapa 3810, el ADNc se sintetiza in situ usando un cebador de RT específico de gen 3920 en una reacción de transcripción inversa. El cebador de RT 3920 está unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible 3925. Una molécula de ADNc 3930 sintetizada usando el cebador de RT 3920 se une a la nanopartícula magnéticamente sensible 3925.Figure 39 illustrates the steps of an exemplary method 3800 of Figure 38. That is, a tissue section (not shown) comprises a 3910 target RNA molecule. The 3910 target RNA molecule may include a 3915 mutation. In step 3810, the cDNA is synthesized in situ using a 3920 gene-specific RT primer in a reverse transcription reaction. The 3920 RT primer is bound to the surface of a 3925 magnetically responsive nanoparticle. A 3930 cDNA molecule synthesized using the 3920 RT primer binds to the 3925 magnetically responsive nanoparticle.

En la etapa 3815, las moléculas de ADNc 3930 se capturan sobre una matriz que comprende una pluralidad de sitios de captura 3935. En este ejemplo, se muestra un único sitio de captura 3935. El sitio de captura 3935 comprende una sonda de captura con dirección espacial 3940. La sonda de captura con dirección espacial 3940 comprende una región de policonector escindible 3945, una región de dirección espacial 3950 y una región de captura específica de gen 3955 que es complementaria con una secuencia en el ADNc de primera hebra. La sonda de captura con dirección espacial 3940 se une al sitio de captura 3935 a través de la región de policonector escindible 3945. Se coloca un imán 3960 cerca del sitio de captura 3935. La reacción se calienta hasta una temperatura de incubación de aproximadamente 95 °C durante aproximadamente 1 minuto para desnaturalizar los híbridos de ARN:ADNc. En las proximidades del imán 3960, las moléculas de ADNc de primera hebra 3930 unidas a la superficie de la nanopartícula magnéticamente sensible 3925 se anclan sobre el sitio de captura 3935 de la superficie. Las moléculas de ADNc de primera hebra 3930 se capturan sobre el sitio de captura 3935 mediante hibridación (por ejemplo, a aproximadamente 60 °C durante aproximadamente 10 minutos) con la región de captura específica de gen 3955 en la sonda de captura con dirección espacial 3940.At step 3815, the 3930 cDNA molecules are captured onto an array comprising a plurality of 3935 capture sites. In this example, a single 3935 capture site is shown. The 3935 capture site comprises a targeting capture probe. 3940 spatial targeting capture probe comprises a 3945 cleavable polylinker region, a 3950 spatial targeting region, and a 3955 gene-specific capture region that is complementary to a sequence in the first-strand cDNA. The 3940 spatially directed capture probe binds to the 3935 capture site via the 3945 cleavable polylinker region. A 3960 magnet is placed near the 3935 capture site. The reaction is heated to an incubation temperature of approximately 95° C for approximately 1 minute to denature the RNA:cDNA hybrids. In the vicinity of the 3960 magnet, the 3930 first-strand cDNA molecules bound to the surface of the 3925 magnetically responsive nanoparticle anchor onto the 3935 surface capture site. The 3930 first-strand cDNA molecules are captured onto the 3935 capture site by hybridization (eg, at about 60°C for about 10 minutes) with the 3955 gene-specific capture region on the 3940 spatially directed capture probe. .

En la etapa 3820, se sintetiza el ADNc de segunda hebra. Por ejemplo, el imán 3960 se elimina de la proximidad del sitio de captura 3935 y las moléculas de ADNc de primera hebra 3930 que no están hibridadas con la secuencia de captura específica de gen 3955 en la sonda de captura con dirección espacial 3940 se eliminan mediante lavado. El ADNc de segunda hebra se sintetiza en una reacción de extensión utilizando la región de captura específica de gen 3955 como cebador.At step 3820, the second-strand cDNA is synthesized. For example, the 3960 magnet is removed from the vicinity of the 3935 capture site and 3930 first-strand cDNA molecules that do not hybridize to the 3955 gene-specific capture sequence in the 3940 spatially directed capture probe are removed by washed. Second-strand cDNA is synthesized in an extension reaction using the 3955 gene-specific capture region as a primer.

En la etapa 3825, una molécula de ADNc bicatenario 3965 que ahora comprende la región de dirección espacial 3950 se libera del sitio de captura 3935 mediante escisión de la región de policonector escindible 3945.At step 3825, a 3965 double-stranded cDNA molecule now comprising the 3950 spatial address region is released from the 3935 capture site by cleavage of the 3945 cleavable polylinker region.

En la etapa 3830 (no mostrada en la figura 39), la molécula de ADNc bicatenaria 3965 se repara opcionalmente en los extremos y se acopla a adaptadores de secuenciación para generar una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales.At step 3830 (not shown in FIG. 39), the 3965 double-stranded cDNA molecule is optionally end-repaired and coupled to sequencing adapters to generate a spatially addressed sequencing library.

En algunas realizaciones, el cebador de RT y el cebador de captura sobre la matriz de captura pueden comprender opcional e independientemente regiones adicionales, como regiones del cebador de SBS (por ejemplo, regiones SBS3 o SBS12) o regiones universales (por ejemplo, regiones P5 o P7) que pueden, por ejemplo, incorporarse en la molécula de ADNc bicatenario 3965.In some embodiments, the RT primer and the capture primer on the capture matrix may optionally and independently comprise additional regions, such as SBS primer regions (eg, SBS3 or SBS12 regions) or universal regions (eg, P5 regions). or P7) that can, for example, be incorporated into the 3965 double-stranded cDNA molecule.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una nanopartícula magnéticamente sensible (por ejemplo, 3925) que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura (por ejemplo, 3920). In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a magnetically responsive nanoparticle (eg, 3925) comprising an immobilized capture probe comprising a capture region (eg, 3920).

En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura específica de gen (que comprende, por ejemplo, una secuencia de TSCA). En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura universal (que comprende, por ejemplo, una secuencia de poli-T o una secuencia de ácido nucleico aleatoria).In some embodiments, the capture region is a gene-specific capture region (comprising, eg, a TSCA sequence). In some embodiments, the capture region is a universal capture region (comprising, eg, a poly-T sequence or a random nucleic acid sequence).

En algunas realizaciones, la sonda de captura inmovilizada no incluye una región de dirección espacial.In some embodiments, the immobilized capture probe does not include a spatial address region.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la nanopartícula magnéticamente sensible con una muestra de tejido, de modo que la posición de la nanopartícula magnéticamente sensible sobre la muestra de tejido pueda correlacionarse con la posición de un ácido nucleico en la muestra de tejido, y permitir que el ácido nucleico ácido se hibride con la región de captura de la sonda de captura inmovilizada.In some embodiments, the method further comprises contacting the magnetically responsive nanoparticle with a tissue sample such that the position of the magnetically responsive nanoparticle on the tissue sample can be correlated with the position of a nucleic acid in the tissue sample. , and allowing the acidic nucleic acid to hybridize to the capture region of the immobilized capture probe.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura inmovilizada para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con la región de captura (por ejemplo, 3930).In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the immobilized capture probe to form an immobilized complementary first strand of nucleic acid hybridized to the capture region (eg, 3930).

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una matriz de captura, de modo que la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido, en el que la matriz de captura comprende un sitio de captura (por ejemplo , 3935) que comprende una sonda de captura inmovilizada sobre una superficie (por ejemplo, 3940), en el que la sonda de captura comprende una región escindible (por ejemplo, 3945), una región de dirección espacial (por ejemplo, 3950) y una región específica de gen (por ejemplo, 3955).In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a capture matrix such that the position of a capture site on the capture matrix can be correlated to a position on the tissue sample, wherein the capture array comprises a capture site (eg 3935) comprising a capture probe immobilized on a surface (eg 3940), wherein the capture probe comprises a cleavable region (eg 3945), a spatial address region (eg, 3950) and a gene-specific region (eg, 3955).

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un campo magnético a la matriz de captura y la muestra de tejido para transferir la nanopartícula magnéticamente sensible con la primera hebra complementaria inmovilizada a la matriz de captura, y permitir que la primera hebra complementaria inmovilizada se hibride con la región de captura de la sonda de captura sobre la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises applying a magnetic field to the capture matrix and tissue sample to transfer the magnetically responsive nanoparticle with the immobilized first complementary strand to the capture matrix, and allowing the immobilized first complementary strand to hybridize. with the capture region of the capture probe on the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura sobre la matriz de captura para formar una segunda hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico (por ejemplo, la hebra recién sintetizada de 3965).In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the capture probe onto the capture matrix to form an immobilized complementary second strand of nucleic acid (eg, the newly synthesized strand of 3965).

En algunas realizaciones, el método comprende además escindir la sonda de captura sobre la matriz de captura en el dominio escindible para liberar una segunda hebra complementaria marcada espacialmente desde la superficie de la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises cleaving the capture probe on the capture matrix at the cleavable domain to release a complementary spatially labeled second strand from the surface of the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada.In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released spatially tagged complementary second strand.

En algunas realizaciones, el método comprende además correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises correlating the sequence of the released spatially tagged complementary second strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, las sondas asociadas a partículas (por ejemplo, nanopartículas) se pueden hibridar con un ácido nucleico procedente de una muestra de tejido antes de inmovilizar la sonda a la nanopartícula, y después el híbrido de sonda-ácido nucleico se puede inmovilizar a la nanopartícula. En algunas realizaciones, una sonda hibridada con un ácido nucleico procedente de la muestra de tejido puede extenderse para formar un ácido nucleico complementario con el ácido nucleico de la muestra de tejido, y después el ácido nucleico complementario puede inmovilizarse sobre la nanopartícula. En algunas realizaciones, las sondas pueden comprender un elemento de conector para unir un híbrido de sonda-ácido nucleico o un ácido nucleico complementario a la nanopartícula.In some embodiments, particle-associated probes (eg, nanoparticles) may be hybridized to a nucleic acid from a tissue sample prior to immobilizing the probe to the nanoparticle, and then the probe-nucleic acid hybrid may be immobilized to the nanoparticle. In some embodiments, a probe hybridized to a nucleic acid from the tissue sample can be extended to form a nucleic acid complementary to the nucleic acid from the tissue sample, and then the complementary nucleic acid can be immobilized on the nanoparticle. In some embodiments, the probes may comprise a linker element for attaching a probe-nucleic acid hybrid or complementary nucleic acid to the nanoparticle.

Las figuras 40A y 40B ilustran un ejemplo de un proceso 4000 de uso de una sonda de captura para formar un ácido nucleico complementario en una muestra de tejido y posteriormente inmovilizar el ácido nucleico complementario a una nanopartícula.Figures 40A and 40B illustrate an example of a process 4000 of using a capture probe to form complementary nucleic acid in a tissue sample and subsequently immobilize the complementary nucleic acid to a nanoparticle.

En una primera etapa y con referencia ahora a la figura 40A, una sonda de captura 4010 se hibrida con un ácido nucleico 4015 procedente de una muestra de tejido. La sonda de captura 4010 incluye una región de captura 4015 y un elemento de conector 4020. En un ejemplo, la región de captura 4015 comprende una secuencia de cebador aleatoria. En otro ejemplo, la región de captura 4015 comprende una secuencia de cebador específica de gen. El elemento de conector 4020 es un elemento para unir un híbrido de sonda-ácido nucleico o un ácido nucleico complementario a una nanopartícula. En un ejemplo, la molécula de ácido nucleico 4025 es una molécula de ADN genómico. En otro ejemplo, la molécula de ácido nucleico 4025 es una molécula de ARN. La sonda de captura 4010 se hibrida con la molécula de ácido nucleico 4025 procedente de una muestra de tejido y se extiende para formar una molécula de ácido nucleico complementaria 4025a.In a first step and referring now to Figure 40A, a capture probe 4010 hybridizes to a nucleic acid 4015 from a tissue sample. Capture probe 4010 includes capture region 4015 and linker 4020. In one example, capture region 4015 comprises a random primer sequence. In another example, the 4015 capture region comprises a gene-specific primer sequence. Connector element 4020 is an element for attaching a nucleic acid-probe hybrid or complementary nucleic acid to a nanoparticle. In one example, nucleic acid molecule 4025 is a genomic DNA molecule. In another example, nucleic acid molecule 4025 is an RNA molecule. Capture probe 4010 hybridizes to nucleic acid molecule 4025 from a tissue sample and is extended to form a complementary nucleic acid molecule 4025a.

En una etapa siguiente y haciendo referencia ahora a la figura 40B, el ácido nucleico complementario 4025a se inmoviliza a una nanopartícula 4030 a través del elemento de conector 4020 en la sonda de captura 4010. En un ejemplo, la nanopartícula 4030 es una nanopartícula magnéticamente sensible. In a next step and referring now to Figure 40B, complementary nucleic acid 4025a is immobilized to nanoparticle 4030 via linker element 4020 on capture probe 4010. In one example, nanoparticle 4030 is a magnetically responsive nanoparticle. .

En otro aspecto, se proporciona en este documento un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar un cebador que comprende una región de captura y un elemento de conector (por ejemplo, un grupo biotina, un grupo tiol u otro conector químico).In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a primer comprising a capture region and a linker element (eg, a biotin moiety). , a thiol group, or other chemical linker).

En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura específica de gen (que comprende, por ejemplo, una secuencia de TSCA). En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura universal (que comprende, por ejemplo, una secuencia de poli-T o una secuencia de ácido nucleico aleatoria).In some embodiments, the capture region is a gene-specific capture region (comprising, eg, a TSCA sequence). In some embodiments, the capture region is a universal capture region (comprising, eg, a poly-T sequence or a random nucleic acid sequence).

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto una muestra de tejido con el cebador y permitir que el cebador hibride con un ácido nucleico procedente de la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises contacting a tissue sample with the primer and allowing the primer to anneal to a nucleic acid from the tissue sample.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender el cebador para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con el cebador.In some embodiments, the method further comprises extending the primer to form an immobilized complementary first strand of nucleic acid hybridized to the primer.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una nanopartícula magnéticamente sensible (por ejemplo, una nanopartícula magnéticamente sensible recubierta de estreptavidina), de modo que la posición de la nanopartícula magnéticamente sensible sobre la muestra de tejido pueda correlacionarse con la posición del cebador extendido en la muestra de tejido, e inmovilizar el cebador extendido que comprende la primera hebra inmovilizada del ácido nucleico a la nanopartícula magnéticamente sensible en el elemento de conector. In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a magnetically responsive nanoparticle (eg, a streptavidin-coated magnetically responsive nanoparticle), such that the position of the magnetically responsive nanoparticle on the tissue sample can be correlated. with the position of the extended primer in the tissue sample, and immobilizing the extended primer comprising the immobilized first strand of nucleic acid to the magnetically responsive nanoparticle on the connector element.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una matriz de captura de modo que la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido, en el que la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende una captura sonda inmovilizada sobre una superficie, en el que la sonda de captura comprende una región escindible, una región de dirección espacial y una región específica de gen.In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a capture matrix such that the position of a capture site on the capture matrix can be correlated to a position in the tissue sample, where the capture array comprises a capture site comprising a capture probe immobilized on a surface, wherein the capture probe comprises a cleavable region, a spatial targeting region and a gene-specific region.

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un campo magnético a la matriz de captura y la muestra de tejido para transferir la nanopartícula magnéticamente sensible con la primera hebra complementaria inmovilizada a la matriz de captura y permitir que la primera hebra complementaria inmovilizada se hibride con la región específica de gen de la sonda de captura sobre la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises applying a magnetic field to the capture matrix and tissue sample to transfer the magnetically responsive nanoparticle with the immobilized first complementary strand to the capture matrix and allow the immobilized first complementary strand to hybridize with the gene-specific region of the capture probe on the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región específica de gen de la sonda de captura sobre la matriz de captura para formar una segunda hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico.In some embodiments, the method further comprises extending the gene-specific region of the capture probe onto the capture matrix to form an immobilized complementary second strand of nucleic acid.

En algunas realizaciones, el método comprende además escindir la sonda de captura sobre la matriz de captura para liberar una segunda hebra complementaria marcada espacialmente desde la superficie de la matriz de captura. In some embodiments, the method further comprises cleaving the capture probe on the capture matrix to release a second complementary spatially labeled strand from the surface of the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada.In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released spatially tagged complementary second strand.

En algunas realizaciones, el método comprende además correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises correlating the sequence of the released spatially tagged complementary second strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, una partícula (por ejemplo, una nanopartícula magnéticamente sensible) puede comprender una sonda inmovilizada que comprende una región de captura (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen) y una primera región de dirección parcial. En algunas realizaciones, la sonda asociada a la partícula puede comprender además una región de cebador de SBS (por ejemplo, una región SBS3 o SBS12) u otra región universal, tal como una región P5 o P7. En algunas realizaciones, las partículas se pueden usar en combinación con una matriz de captura que comprende una sonda de captura que comprende una región escindible, una segunda región de dirección espacial y una región de captura (por ejemplo, una región de captura específica de gen). En algunas realizaciones, la sonda sobre la matriz de captura puede comprender además una región de cebador de SBS (por ejemplo, una región SBS 3 o SBS12) u otra región universal, tal como una región P5 o P7.In some embodiments, a particle (eg, a magnetically responsive nanoparticle) may comprise an immobilized probe comprising a capture region (eg, a gene-specific or universal capture region) and a first partial targeting region. In some embodiments, the particle-associated probe may further comprise an SBS primer region (eg, an SBS3 or SBS12 region) or other universal region, such as a P5 or P7 region. In some embodiments, the particles can be used in combination with a capture array comprising a capture probe comprising a cleavable region, a second spatial address region, and a capture region (eg, a gene-specific capture region). ). In some embodiments, the probe on the capture array may further comprise an SBS primer region (eg, an SBS 3 or SBS12 region) or another universal region, such as a P5 or P7 region.

Las figuras 41A y 41B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula que comprende una primera región de dirección espacial parcial y una segunda sonda de captura de matriz que comprende una segunda región de dirección parcial, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. Con referencia ahora a la figura 41A, una sonda de captura asociada a una partícula 4110 comprende una región de captura 4115 (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen) y una primera región de dirección parcial 4120 inmovilizada sobre una partícula 4125. En un ejemplo, la partícula 4125 es una nanopartícula magnéticamente sensible. La sonda de captura 4110 se hibrida con una molécula de ácido nucleico 4130 procedente de una sección de tejido y se extiende (indicado por la flecha) para formar un ácido nucleico complementario con la molécula de ácido nucleico 4130. El ácido nucleico complementario comprende la primera región de dirección parcial 4120 y la partícula 4125. La primera región de dirección parcial 4120 identifica la posición de un sitio de captura a lo largo de una primera dimensión de una matriz de captura. En algunas realizaciones, se usa un campo magnétiFigures 41A and 41B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe comprising a first partial spatial address region and a second array capture probe comprising a second partial address region, respectively, for Spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample. Referring now to Figure 41A, a particle-associated capture probe 4110 comprises a capture region 4115 (eg, a universal or gene-specific capture region) and a first partial targeting region 4120 immobilized on a particle 4125. In one example, particle 4125 is a magnetically responsive nanoparticle. The 4110 capture probe hybridizes to a 4130 nucleic acid molecule from a tissue section and is extended (indicated by the arrow) to form a complementary nucleic acid to the 4130 nucleic acid molecule. The complementary nucleic acid comprises the first partial address region 4120 and particle 4125. The first partial address region 4120 identifies the position of a capture site along a first dimension of a capture matrix. In some embodiments, a magnetic field is used

la partícula 4125 a una matriz que comprende una sonda de captura de matriz.particle 4125 to an array comprising an array capture probe.

Con referencia ahora a la figura 41B, una sonda de captura de matriz 4135 comprende una región de captura 4140 (por ejemplo, una región de captura específica de gen), una segunda región de dirección parcial 4145 y la región SBS 4150, y una región escindible 4155. La sonda de captura de matriz 4135 puede inmovilizarse sobre la superficie de una matriz de captura (no se muestra) a través de la región escindible 4155. La sonda de captura de matriz 4135 sobre una matriz de captura (no se muestra) puede ponerse en contacto con una muestra de tejido que comprende moléculas de ácido nucleico marcadas con la primera región de dirección parcial 4120 de la figura 41A de manera que la posición de la sonda de captura de matriz 4135 pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido. La segunda región de dirección parcial 4145 identifica la posición de un sitio de captura a lo largo de una segunda dimensión de una matriz de captura.Referring now to Figure 41B, an array capture probe 4135 comprises a capture region 4140 (eg, a gene-specific capture region), a second partial targeting region 4145 and SBS 4150 region, and a 4155 cleavable region. The 4135 array capture probe can be immobilized on the surface of a capture array ( not shown) via cleavable region 4155. The array capture probe 4135 on a capture array (not shown) can be contacted with a tissue sample comprising nucleic acid molecules labeled with the first region of partial address 4120 of FIG. 41A such that the position of the array capture probe 4135 can be correlated to a position in the tissue sample. Second partial address region 4145 identifies the position of a capture site along a second dimension of a capture matrix.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una nanopartícula magnéticamente sensible que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura y una primera región de dirección espacial parcial. In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a magnetically responsive nanoparticle comprising an immobilized capture probe comprising a capture region and a first partial spatial direction region.

En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura específica de gen (que comprende, por ejemplo, una secuencia de TSCA). En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura universal (que comprende, por ejemplo, una secuencia de poli-T o una secuencia de ácido nucleico aleatoria).In some embodiments, the capture region is a gene-specific capture region (comprising, eg, a TSCA sequence). In some embodiments, the capture region is a universal capture region (comprising, eg, a poly-T sequence or a random nucleic acid sequence).

En algunas realizaciones, la primera región de dirección espacial parcial identifica la posición de un sitio de captura a lo largo de una primera dimensión de una matriz de captura.In some embodiments, the first partial spatial address region identifies the position of a capture site along a first dimension of a capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la nanopartícula magnéticamente sensible con una muestra de tejido, de modo que la posición de la nanopartícula magnéticamente sensible sobre la muestra de tejido pueda correlacionarse con la posición de un ácido nucleico en la muestra de tejido, y permitir que el ácido nucleico ácido se hibride con la región de captura de la sonda de captura inmovilizada.In some embodiments, the method further comprises contacting the magnetically responsive nanoparticle with a tissue sample such that the position of the magnetically responsive nanoparticle on the tissue sample can be correlated with the position of a nucleic acid in the tissue sample. , and allowing the acidic nucleic acid to hybridize to the capture region of the immobilized capture probe.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura inmovilizada para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con la región de captura, en el que la primera hebra complementaria inmovilizada comprende la primera región de dirección parcial. In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the immobilized capture probe to form a first immobilized complementary strand of nucleic acid hybridized to the capture region, wherein the first immobilized complementary strand comprises the first targeting region. partial.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una matriz de captura de modo que la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido, en el que la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende una captura sonda inmovilizada sobre una superficie, en el que la sonda de captura comprende una región escindible, una segunda región de dirección parcial y una región específica de gen.In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a capture matrix such that the position of a capture site on the capture matrix can be correlated to a position in the tissue sample, where the capture array comprises a capture site comprising a capture probe immobilized on a surface, wherein the capture probe comprises a cleavable region, a second partial targeting region and a gene-specific region.

En algunas realizaciones, la segunda región de dirección espacial parcial identifica la posición de un sitio de captura a lo largo de una segunda dimensión de una matriz de captura.In some embodiments, the second partial spatial address region identifies the position of a capture site along a second dimension of a capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un campo magnético a la matriz de captura y la muestra de tejido para transferir la nanopartícula magnéticamente sensible con la primera hebra complementaria inmovilizada al sitio de captura de una matriz de captura y permitir que la primera hebra complementaria inmovilizada se hibride con la región de captura de la sonda de captura en el sitio de captura de la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises applying a magnetic field to the capture matrix and tissue sample to transfer the magnetically responsive nanoparticle with the immobilized first complementary strand to the capture site of a capture matrix and allow the first complementary strand to immobilized hybridizes to the capture region of the capture probe at the capture site of the capture array.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura sobre el sitio de captura para formar una segunda hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico, en el que la segunda hebra complementaria del ácido nucleico comprende la primera y segunda regiones de dirección espacial parcial. In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the capture probe over the capture site to form an immobilized second complementary strand of nucleic acid, wherein the second complementary strand of nucleic acid comprises the first and second regions. partial spatial address.

En alguna realización, la combinación de la primera y segunda región de dirección espacial parcial define la posición del sitio de captura sobre la matriz de captura.In some embodiment, the combination of the first and second partial spatial address regions defines the position of the capture site on the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además escindir la sonda de captura sobre la matriz de captura en el dominio escindible para liberar una segunda hebra complementaria marcada espacialmente desde la superficie de la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises cleaving the capture probe on the capture matrix at the cleavable domain to release a complementary spatially labeled second strand from the surface of the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada.In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released spatially tagged complementary second strand.

En algunas realizaciones, el método comprende además correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria marcada espacialmente liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises correlating the sequence of the released spatially tagged complementary second strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una nanopartícula magnéticamente sensible que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura.In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a magnetically responsive nanoparticle comprising an immobilized capture probe comprising a capture region.

En algunas realizaciones, la sonda de captura inmovilizada no comprende una región de dirección espacial.In some embodiments, the immobilized capture probe does not comprise a spatial address region.

En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura específica de gen (que comprende, por ejemplo, una secuencia de TSCA). En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura universal (que comprende, por ejemplo, una secuencia de poli-T o una secuencia de ácido nucleico aleatoria). In some embodiments, the capture region is a gene-specific capture region (comprising, eg, a TSCA sequence). In some embodiments, the capture region is a universal capture region (comprising, eg, a poly-T sequence or a random nucleic acid sequence).

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la nanopartícula magnéticamente sensible con una muestra de tejido, de modo que la posición de la nanopartícula magnéticamente sensible sobre la muestra de tejido pueda correlacionarse con la posición de un ácido nucleico en la muestra de tejido, y permitir que el ácido nucleico ácido se hibride con la región de captura de la sonda de captura inmovilizada.In some embodiments, the method further comprises contacting the magnetically responsive nanoparticle with a tissue sample such that the position of the magnetically responsive nanoparticle on the tissue sample can be correlated with the position of a nucleic acid in the tissue sample. , and allowing the acidic nucleic acid to hybridize to the capture region of the immobilized capture probe.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura inmovilizada para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con la región de captura.In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the immobilized capture probe to form an immobilized complementary first strand of nucleic acid hybridized to the capture region.

En algunas realizaciones, la primera hebra complementaria inmovilizada no comprende una región de dirección espacial. In some embodiments, the immobilized first complementary strand does not comprise a spatial address region.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una matriz de captura de modo que la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido, en el que la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende una sonda inmovilizada sobre una superficie, en el que la sonda comprende una región de dirección espacial.In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a capture matrix such that the position of a capture site on the capture matrix can be correlated to a position in the tissue sample, where the capture matrix comprises a capture site comprising a probe immobilized on a surface, wherein the probe comprises a spatial address region.

En algunas realizaciones, la sonda no comprende una región de captura.In some embodiments, the probe does not comprise a capture region.

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un campo magnético a la matriz de captura y la muestra de tejido para transferir la nanopartícula magnéticamente sensible con la primera hebra complementaria inmovilizada al sitio de captura de una matriz de captura, y acoplar la primera hebra complementaria inmovilizada a la región de dirección espacial de la sonda sobre la matriz de captura para inmovilizar la primera hebra complementaria en ambos extremos sobre la matriz de captura y sobre la nanopartícula magnéticamente sensible.In some embodiments, the method further comprises applying a magnetic field to the capture matrix and tissue sample to transfer the magnetically responsive nanoparticle with the immobilized first complementary strand to the capture site of a capture matrix, and coupling the first complementary strand. immobilized to the spatial direction region of the probe on the capture matrix to immobilize the complementary first strand at both ends on the capture matrix and on the magnetically responsive nanoparticle.

Las figuras 42A y 42B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula y una segunda sonda de captura de matriz que comprende una región de dirección espacial, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. Con referencia ahora a la figura 42A, una sonda de captura asociada a una partícula 4210 comprende una región de captura 4215 (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen) inmovilizada sobre una nanopartícula magnéticamente sensible 4220. La sonda de captura 4210 se hibrida con una molécula de ácido nucleico 4225 procedente de una sección de tejido y se extiende (indicado por la flecha) para formar un ácido nucleico complementario con la molécula de ácido nucleico 4225. El ácido nucleico complementario comprende la nanopartícula magnéticamente sensible 4220. En algunas realizaciones, se usa un campo magnéti transferencia de la molécula de ácido nucleico complementaria que comprende la nanopartícula magnéticamente sensibles 4220 sobre una matriz que comprende una sonda de captura de matriz.Figures 42A and 42B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe and a second array capture probe comprising a spatial address region, respectively, for the spatial detection and analysis of nucleic acids in an array. tissue sample. Referring now to Figure 42A, a particle-associated capture probe 4210 comprises a capture region 4215 (eg, a universal or gene-specific capture region) immobilized on a magnetically responsive nanoparticle 4220. The capture probe 4210 hybridizes to a 4225 nucleic acid molecule from a tissue section and is extended (indicated by the arrow) to form a complementary nucleic acid to the 4225 nucleic acid molecule. The complementary nucleic acid comprises the 4220 magnetically responsive nanoparticle. In some embodiments, a magnetic field is used to transfer the complementary nucleic acid molecule comprising the magnetically responsive nanoparticle 4220 onto an array comprising an array capture probe.

Con referencia ahora a la figura 42B, una sonda de captura de matriz 4230 comprende una región de dirección espacial 4235 y una región escindible 4240. La sonda de captura de matriz 4230 se puede inmovilizar sobre la superficie de una matriz de captura (no se muestra) a través de la región escindible 4240. La sonda de captura de matriz 4230 sobre una superficie de la matriz de captura (no se muestra) puede ponerse en contacto con una muestra de tejido que comprende las moléculas de ácido nucleico complementarias marcadas con la nanopartícula magnéticamente sensible 4220 de la figura 42A de modo que la posición de la sonda de captura de matriz 4230 se puede correlacionar con una posición en la muestra de tejido. Los ácidos nucleicos complementarios que comprenden la nanopartícula magnéticamente sensible 4220 pueden capturarse sobre la sonda de captura 4230 mediante el acoplamiento con la región de dirección espacial 4235. La región de dirección espacial 4240 identifica la posición de un sitio de captura sobre la matriz.Referring now to Figure 42B, an array capture probe 4230 comprises a spatial address region 4235 and a cleavable region 4240. The array capture probe 4230 can be immobilized on the surface of a capture array (not shown). ) through the 4240 cleavable region. The 4230 array capture probe on one surface of the capture array (not shown) can be contacted with a tissue sample comprising the nanoparticle-tagged complementary nucleic acid molecules. magnetically responsive 4220 of FIG. 42A so that the position of the array capture probe 4230 can be correlated with a position in the tissue sample. Complementary nucleic acids comprising magnetically responsive nanoparticle 4220 can be captured onto capture probe 4230 by coupling to spatial address region 4235. Spatial address region 4240 identifies the position of a capture site on the array.

En algunas realizaciones, la primera hebra complementaria comprende una región de dirección espacial cuando está inmovilizada a ambos extremos sobre la matriz de captura y sobre la nanopartícula magnéticamente sensible.In some embodiments, the first complementary strand comprises a spatially addressable region when immobilized at both ends on the capture matrix and on the magnetically responsive nanoparticle.

En algunas realizaciones, la sonda de captura inmovilizada sobre la nanopartícula magnéticamente sensible y la región de dirección espacial opcionalmente comprenden cada una además una región de unión al cebador (por ejemplo, una región de unión al cebador de SBS, tal como una región SBS3 o SBS12). En algunas realizaciones, el método comprende además sintetizar una segunda hebra complementaria usando un par de cebadores complementarios con las regiones de unión al cebador en la primera hebra complementaria, en el que la segunda hebra complementaria comprende la región de dirección espacial, y liberar la segunda hebra complementaria desde la superficie de la matriz de captura. En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada y correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the capture probe immobilized on the magnetically responsive nanoparticle and the spatial targeting region each optionally further comprise a primer binding region (e.g., an SBS primer binding region, such as an SBS3 region or SBS12). In some embodiments, the method further comprises synthesizing a second complementary strand using a pair of primers complementary to the primer binding regions on the first complementary strand, wherein the second complementary strand comprises the spatial address region, and releasing the second complementary strand from the surface of the capture matrix. In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released second complementary strand and correlating the sequence of the released second complementary strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, la sonda de captura inmovilizada sobre la nanopartícula magnéticamente sensible y la región de dirección espacial comprenden además opcionalmente cada una una región escindible (por ejemplo, la misma región escindible o diferentes regiones escindibles). En algunas realizaciones, el método comprende además liberar la primera hebra complementaria inmovilizada escindiendo las regiones escindibles en la primera hebra complementaria inmovilizada. En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la primera hebra complementaria liberada y correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the capture probe immobilized on the magnetically responsive nanoparticle and the spatial address region each optionally further comprise a cleavable region (eg, the same cleavable region or different cleavable regions). In some embodiments, the method further comprises releasing the immobilized first complementary strand by cleaving cleavable regions on the immobilized first complementary strand. In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released complementary first strand and correlating the sequence of the released second complementary strand with the position of the nucleic acid in the tissue sample.

En algunas realizaciones, una partícula (por ejemplo, una nanopartícula magnéticamente sensible) puede comprender una sonda inmovilizada que comprende una región de captura (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen), una primera región de unión al cebador (por ejemplo, una región de cebador de SBS, tal como una región SBS3 o SBS 12) y una región de dirección espacial. En algunas realizaciones, la sonda asociada a partículas puede comprender además otra región universal, tal como una región P5 o P7. En algunas realizaciones, las partículas se pueden usar en combinación con una matriz de captura que comprende una sonda de captura que comprende esencialmente una segunda región de unión al cebador (por ejemplo, una región de cebador de SBS, como una región SBS 3 o SBS12) y, opcionalmente, otra región universal, tal como una región P5 o P7.In some embodiments, a particle (eg, a magnetically responsive nanoparticle) may comprise an immobilized probe comprising a capture region (eg, a universal or gene-specific capture region), a first primer-binding region (eg, an SBS primer region, such as an SBS3 or SBS 12 region ) and a spatial direction region. In some embodiments, the particle-associated probe may further comprise another universal region, such as a P5 or P7 region. In some embodiments, the particles can be used in combination with a capture array comprising a capture probe essentially comprising a second primer-binding region (eg, an SBS primer region, such as an SBS 3 or SBS12 region). ) and, optionally, another universal region, such as a P5 or P7 region.

Las figuras 43A y 43B ilustran diagramas esquemáticos de un ejemplo de una sonda de captura asociada a una partícula y una segunda sonda de captura de matriz, respectivamente, para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos de una muestra de tejido. Con referencia ahora a la figura 43A, una sonda de captura asociada a una partícula 4310 comprende una región de captura 4315 (por ejemplo, una región de captura universal o específica de gen), una región de dirección espacial 4320 y un primer sitio de unión al cebador 4325 (por ejemplo, un SBS región de cebador de SBS3) inmovilizada sobre una nanopartícula 4330 magnéticamente sensible. La sonda de captura 4310 se puede poner en contacto con una muestra de tejido (no se muestra), de modo que la posición de la sonda de captura 4310 sobre la muestra de tejido se puede correlacionar con la posición de una molécula de ácido nucleico 4335 en la muestra de tejido. La sonda de captura 4310 se hibrida con la molécula de ácido nucleico 4335 procedente de la sección de tejido y se extiende (indicado por la flecha) para formar un ácido nucleico complementario con la molécula de ácido nucleico 4335. El ácido nucleico complementario (no se muestra) comprende la región de dirección espacial 4320, el primer sitio de unión al cebador 4325 y la nanopartícula magnéticamente sensible 4330. En algunas realizaciones, se usa un campo magnético generado por un imán (no se muestra) para facilitar la transferencia de la molécula de ácido nucleico complementario que comprende la nanopartícula magnéticamente sensible 4330 a una matriz que comprende una sonda de captura de matriz .Figures 43A and 43B illustrate schematic diagrams of an example of a particle-associated capture probe and a second array capture probe, respectively, for spatial detection and nucleic acid analysis of a tissue sample. Referring now to Figure 43A, a particle-associated capture probe 4310 comprises a capture region 4315 (eg, a universal or gene-specific capture region), a spatial address region 4320, and a first binding site. to the 4325 primer (eg, an SBS primer region of SBS3) immobilized on a magnetically responsive 4330 nanoparticle. The 4310 capture probe can be brought into contact with a tissue sample (not shown), such that the position of the 4310 capture probe on the tissue sample can be correlated with the position of a 4335 nucleic acid molecule. in the tissue sample. The 4310 capture probe hybridizes to the 4335 nucleic acid molecule from the tissue section and is extended (indicated by the arrow) to form a nucleic acid complementary to the 4335 nucleic acid molecule. sample) comprises the 4320 spatial address region, the 4325 first primer binding site, and the 4330 magnetically responsive nanoparticle. In some embodiments, a magnetic field generated by a magnet (not shown) is used to facilitate transfer of the molecule. of complementary nucleic acid comprising the magnetically responsive nanoparticle 4330 to an array comprising an array capture probe.

Con referencia ahora a la figura 43B, una sonda de captura de matriz 4340 comprende un segundo sitio de unión al cebador 4325a (por ejemplo, una región de cebador de SBS SBS12) que es diferente del primer sitio de unión al cebador 4325 de la figura 43A. La sonda de captura de matriz 4340 puede inmovilizarse en la superficie de una matriz de captura (no se muestra). La sonda de captura de matriz 4340 sobre una superficie de matriz de captura (no se muestra) puede ponerse en contacto con una muestra de tejido que comprende las moléculas de ácido nucleico complementarias marcadas con la nanopartícula magnéticamente sensible 4330 de la figura 43A. El ácido nucleico complementario que comprende la nanopartícula magnéticamente sensible 4330 se puede capturar sobre la sonda de captura 4340 mediante el acoplamiento al segundo sitio de unión al cebador 4325a.Referring now to Figure 43B, an array capture probe 4340 comprises a second primer binding site 4325a (eg, an SBS SBS12 primer region) that is different from the first primer binding site 4325 of Figure 43A. The 4340 array capture probe can be immobilized on the surface of a capture array (not shown). Array capture probe 4340 on a capture array surface (not shown) can be contacted with a tissue sample comprising complementary nucleic acid molecules labeled with magnetically responsive nanoparticle 4330 of Figure 43A. Complementary nucleic acid comprising the magnetically responsive nanoparticle 4330 can be captured on the capture probe 4340 by coupling to the second primer binding site 4325a.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una nanopartícula magnéticamente sensible que comprende una sonda de captura inmovilizada que comprende una región de captura, una primera región de unión al cebador y una región de dirección espacial.In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a magnetically responsive nanoparticle comprising an immobilized capture probe comprising a capture region, a first primer binding region and a spatial address region.

En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura específica de gen (que comprende, por ejemplo, una secuencia de TSCA). En algunas realizaciones, la región de captura es una región de captura universal (que comprende, por ejemplo, una secuencia de poli-T o una secuencia de ácido nucleico aleatoria).In some embodiments, the capture region is a gene-specific capture region (comprising, eg, a TSCA sequence). In some embodiments, the capture region is a universal capture region (comprising, eg, a poly-T sequence or a random nucleic acid sequence).

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la nanopartícula magnéticamente sensible con una muestra de tejido, de modo que la posición de la nanopartícula magnéticamente sensible sobre la muestra de tejido pueda correlacionarse con la posición de un ácido nucleico en la muestra de tejido, y permitir que el ácido nucleico ácido se hibride con la región de captura de la sonda de captura inmovilizada.In some embodiments, the method further comprises contacting the magnetically responsive nanoparticle with a tissue sample such that the position of the magnetically responsive nanoparticle on the tissue sample can be correlated with the position of a nucleic acid in the tissue sample. , and allowing the acidic nucleic acid to hybridize to the capture region of the immobilized capture probe.

En algunas realizaciones, el método comprende además extender la región de captura de la sonda de captura inmovilizada para formar una primera hebra complementaria inmovilizada del ácido nucleico hibridado con la región de captura, en el que la primera hebra complementaria inmovilizada comprende la región de dirección espacial. In some embodiments, the method further comprises extending the capture region of the immobilized capture probe to form an immobilized complementary first strand of nucleic acid hybridized to the capture region, wherein the immobilized complementary first strand comprises the spatial address region .

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la muestra de tejido con una matriz de captura de modo que la posición de un sitio de captura sobre la matriz de captura pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido, en el que la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende una captura sonda inmovilizada sobre una superficie, en el que la sonda de captura comprende esencialmente una segunda región de unión al cebador (por ejemplo, una región de cebador de SBS, tal como una región SBS3 o SBS12). In some embodiments, the method further comprises contacting the tissue sample with a capture matrix such that the position of a capture site on the capture matrix can be correlated to a position in the tissue sample, where the capture array comprises a capture site comprising a capture probe immobilized on a surface, wherein the capture probe essentially comprises a second primer-binding region (e.g., an SBS primer region, such as an SBS3 region or SBS12).

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un campo magnético a la matriz de captura y la muestra de tejido para transferir la nanopartícula magnéticamente sensible con la primera hebra complementaria inmovilizada al sitio de captura de una matriz de captura y acoplar la primera hebra complementaria inmovilizada a la sonda de captura. en el sitio de captura de la matriz de captura para inmovilizar la primera hebra complementaria en ambos extremos. In some embodiments, the method further comprises applying a magnetic field to the capture matrix and tissue sample to transfer the magnetically responsive nanoparticle with the immobilized first complementary strand to the capture site of a capture matrix and couple the immobilized first complementary strand. to the capture probe. at the capture site of the capture matrix to immobilize the complementary first strand at both ends.

En algunas realizaciones, el método comprende además sintetizar una segunda hebra complementaria usando un cebador complementario con la primera secuencia de unión al cebador de la primera sonda de captura y liberar la segunda hebra complementaria desde la superficie de la matriz de captura.In some embodiments, the method further comprises synthesizing a second complementary strand using a primer complementary to the first primer-binding sequence of the first capture probe and releasing the second complementary strand from the surface of the capture matrix.

En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada y correlacionar la secuencia de la segunda hebra complementaria liberada con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the released second complementary strand and correlating the sequence of the released second complementary strand with the position of the nucleic acid. in the tissue sample.

La figura 44 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de transferencia basado en el magnetismo 4400 que está configurado para la detección espacial y el análisis de ácido nucleico en una muestra de tejido. El sistema de transferencia basado en el magnetismo 4400 incluye la matriz de captura 4410. La matriz de captura 4410 incluye un soporte sólido 4415. En un ejemplo, el soporte sólido 4415 es un sustrato de vidrio plano. Impresos sobre la superficie del soporte sólido 4415 hay una pluralidad de sitios de captura diferenciados ("características espaciales") 4420, que son regiones que contienen oligonucleótidos con dirección espacial. Un ejemplo de un único sitio de captura 4420 se describe con más detalle con referencia a la figura 45. Superpuesto sobre la matriz de captura 4410 hay un sustrato de muestra 4425. En un ejemplo, el sustrato de muestra 4425 es un portaobjetos de vidrio. Se monta una muestra de tejido 4430 sobre la superficie del sustrato de muestra 4425 que está frente a los sitios de captura 4420 sobre la matriz de captura 4410. En un ejemplo, la sección de tejido 4430 es una sección de tejido FFPE. El ácido nucleico (no se muestra) en la muestra de tejido 4430 está marcado con una nanopartícula magnéticamente sensible. Colocado debajo y cerca de la matriz de captura 4410 hay un imán 4435. El imán 4435 puede ser un imán permanente o un electroimán. En un ejemplo, el imán 4435 es un imán móvil. Concretamente, el imán 4435 se puede mover cerca o lejos de la matriz de captura 4410. Se usa un campo magnético generado por el imán 4435 para atraer las moléculas de ácido nucleico marcadas con nanopartículas (no se muestra) desde la sección de tejido 4430 a los sitios de captura 4420 sobre la matriz de captura 4410. El campo magnético generado por el imán 4435 está configurado de manera que la transferencia de ácidos nucleicos desde la muestra de tejido y la pérdida de ácidos nucleicos entre los sitios de captura 4420 se eliminan o reducen sustancialmente.Figure 44 illustrates a perspective view of a magnetism-based transfer system 4400 that is configured for spatial detection and analysis of nucleic acid in a tissue sample. Magnetism-based transfer system 4400 includes capture array 4410. Capture array 4410 includes solid support 4415. In one example, solid support 4415 is a flat glass substrate. Printed on the surface of solid support 4415 are a plurality of discrete capture sites ("spatial features") 4420, which are regions containing spatially directional oligonucleotides. An example of a single capture site 4420 is described in more detail with reference to FIG. 45. Superimposed on capture array 4410 is sample substrate 4425. In one example, sample substrate 4425 is a glass slide. A tissue sample 4430 is mounted on the surface of sample substrate 4425 facing capture sites 4420 on capture matrix 4410. In one example, tissue section 4430 is an FFPE tissue section. Nucleic acid (not shown) in the 4430 tissue sample is labeled with a magnetically sensitive nanoparticle. Positioned below and near the capture die 4410 is a magnet 4435. The magnet 4435 may be a permanent magnet or an electromagnet. In one example, magnet 4435 is a moving magnet. Specifically, magnet 4435 can be moved near or far from capture array 4410. A magnetic field generated by magnet 4435 is used to attract the nanoparticle-labeled nucleic acid molecules (not shown) from tissue section 4430 to capture sites 4420 on capture matrix 4410. The magnetic field generated by magnet 4435 is configured such that transfer of nucleic acids from the tissue sample and loss of nucleic acids between capture sites 4420 are eliminated or are substantially reduced.

En otra realización (no se muestra), los sitios de captura 4420 son micropocillos en el soporte sólido 4415. Impresos en la superficie inferior de cada micropocillo están los oligonucleótidos con dirección espacial. En presencia de un campo magnético, los micropocillos actúan para atrapar el ácido nucleico marcado con nanopartículas y eliminar o reducir sustancialmente la agregación de las nanopartículas magnéticamente sensibles.In another embodiment (not shown), the 4420 capture sites are microwells on the 4415 solid support. Printed on the bottom surface of each microwell are spatially directional oligonucleotides. In the presence of a magnetic field, the microwells act to trap the nanoparticle-labeled nucleic acid and eliminate or substantially reduce aggregation of the magnetically responsive nanoparticles.

La figura 45 ilustra una vista lateral de un sitio de captura 4420 sobre la matriz de captura 4410, en la que el único sitio de captura 4420 incluye una pluralidad de sondas de captura. En un ejemplo, una pluralidad de sondas de captura 4510 incluye una secuencia de cebador de SBS 4515 (por ejemplo, SBS3) y una secuencia de dirección espacial 4520. En otro ejemplo (no se muestra), la captura 4510 incluye una secuencia P7, una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS12) y una secuencia de dirección espacial como se describe con más detalle con referencia a la figura 49A. Cada sonda de captura 4510 inmovilizada a un único sitio de captura 4420 incluye la misma secuencia de dirección espacial exclusiva 4520 (por ejemplo, secuencia de dirección espacial 4520a). Por ejemplo, en la figura 45, tanto la sonda de captura 4510a como la sonda de captura 4510b tienen la misma secuencia de dirección espacial exclusiva 4520a. Otros sitios de captura 4420 (no se muestra) incluyen cada uno su propia secuencia de dirección espacial exclusiva 4520 (por ejemplo, secuencias de dirección espacial 4520b, 4520c, 4520d, 4520e, etc.). Por consiguiente, las sondas de captura 4510 inmovilizadas a otros sitios de captura 4420 incluyen cada una su propia secuencia de dirección espacial exclusiva 4520. La secuencia del cebador de SBS 4515 se usa en las etapas de procesamiento posteriores para la preparación de la biblioteca.Figure 45 illustrates a side view of a capture site 4420 on capture array 4410, where the single capture site 4420 includes a plurality of capture probes. In one example, a plurality of capture probes 4510 include an SBS primer sequence 4515 (eg, SBS3) and a spatial address sequence 4520. In another example (not shown), capture 4510 includes a P7 sequence, an SBS primer sequence (eg, SBS12) and a spatial address sequence as described in more detail with reference to Figure 49A. Each 4510 capture probe immobilized to a single 4420 capture site includes the same unique 4520 spatial address sequence (eg, 4520a spatial address sequence). For example, in Figure 45, both capture probe 4510a and capture probe 4510b have the same unique spatial address sequence 4520a. Other capture sites 4420 (not shown) each include their own unique spatial address sequence 4520 (eg, spatial address sequences 4520b, 4520c, 4520d, 4520e, etc.). Accordingly, 4510 capture probes immobilized to other 4420 capture sites each include their own unique 4520 spatial targeting sequence. The SBS 4515 primer sequence is used in subsequent processing steps for library preparation.

La figura 46 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 4600 para transferir ADNc desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales usando el sistema de transferencia basado en el magnetismo 4100 de la figura 44 y la figura 45. El método 4600 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 46 illustrates a flow diagram of an example of a 4600 method for transferring cDNA from a tissue sample to a capture matrix for generation of a spatially addressed sequencing library using the 4100 magnetism-based transfer system of Figure 44 and Figure 45. Method 4600 includes, but is not limited to the following steps.

En la etapa 4610, el ADNc de primera hebra se sintetiza in situ a partir de ARN en una muestra de tejido en una reacción de transcripción inversa (RT). Por ejemplo, un cebador de RT unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible se usa para cebar el ADNc de primera hebra procedente del ARNm en la muestra de tejido 4430 montada sobre el sustrato de muestra 4425. En un ejemplo, el cebador de RT incluye una secuencia de cebador específica de gen y una secuencia del cebador de SBS (por ejemplo, SBS3). En otro ejemplo, el cebador de RT incluye secuencias de cebador aleatorias y una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS3). Debido a que el cebador de RT está unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible, el ADNc de primera hebra se marca con la nanopartícula magnéticamente sensible.At step 4610, first-strand cDNA is synthesized in situ from RNA in a tissue sample in a reverse transcription (RT) reaction. For example, an RT primer attached to the surface of a magnetically responsive nanoparticle is used to prime first-strand cDNA from mRNA in the 4430 tissue sample mounted on the 4425 sample substrate. In one example, the RT primer includes a gene-specific primer sequence and an SBS (eg, SBS3) primer sequence. In another example, the RT primer includes random primer sequences and an SBS primer sequence (eg, SBS3). Because the RT primer is bound to the surface of a magnetically responsive nanoparticle, the first strand cDNA is labeled with the magnetically responsive nanoparticle.

En la etapa 4615, el ADNc de primera hebra se transfiere a una matriz de captura con direcciones espaciales usando un campo magnético. Por ejemplo, el sustrato de muestra 4425 con la muestra de tejido 4430 sobre el mismo se coloca encima de la matriz de captura 4410. El imán 4435 se coloca muy cerca de la matriz de captura 4410. El campo magnético generado por el imán 4435 se usa para atraer el ADNc de primera hebra marcada con nanopartículas procedente de la sección de tejido 4430 sobre los sitios de captura 4420 sobre la matriz de captura 4410. Por consiguiente, el ADNc de primera hebra se inmoviliza en los sitios de captura 4420 mediante el imán 4435.At step 4615, the first strand cDNA is transferred to a spatially directional capture matrix using a magnetic field. For example, sample substrate 4425 with tissue sample 4430 thereon is placed on top of capture array 4410. Magnet 4435 is placed in close proximity to capture array 4410. The magnetic field generated by magnet 4435 is used to attract the nanoparticle-labeled first-strand cDNA from the 4430 tissue section onto the 4420 capture sites on the 4410 capture matrix. Consequently, the first-strand cDNA is immobilized on the 4420 capture sites by the magnet 4435.

En una etapa 4620, el ADNc de primera hebra se une covalentemente a las sondas de captura 4510 mediante acoplamiento monocatenario del extremo 3' del ADNc a la secuencia de dirección espacial 4520.In a 4620 step, the first-strand cDNA is covalently linked to the 4510 capture probes by single-stranded coupling of the 3' end of the cDNA to the 4520 spatial address sequence.

En una etapa 4625, el imán 4435 se aleja de la matriz de captura 4410 de manera que la matriz de captura 4410 ya no esté dentro del campo magnético del imán 4435. A medida que el campo magnético en la matriz de captura 4410 disminuye, el extremo 5' de la molécula de ADNc de primera hebra se libera del sitio de captura 4420. El ADNc de primera hebra ahora está anclado en el sitio de captura 4420 a través de la sonda de captura 4510.In a step 4625, magnet 4435 moves away from capture array 4410 such that capture array 4410 is no longer within the magnetic field of magnet 4435. As the magnetic field in capture array 4410 decreases, the 5' end of the first-stranded cDNA molecule is released from the 4420 capture site. The cDNA of first strand is now anchored at the 4420 capture site via the 4510 capture probe.

En la etapa 4630, se sintetiza el ADNc de segunda hebra usando un cebador que es complementario con la secuencia del cebador de SBS 4515 sobre las sondas de captura 4510.At step 4630, second-strand cDNA is synthesized using a primer that is complementary to the SBS 4515 primer sequence on the 4510 capture probes.

En la etapa 4635, el ADNc de segunda hebra se libera desde el sitio de captura 4420. En un ejemplo, el ADNc de segunda hebra se libera del sitio de captura 4420 usando un protocolo de desnaturalización térmica. En otro ejemplo, el ADNc de segunda hebra se libera usando un protocolo de desnaturalización química (por ejemplo, NaOH).At step 4635, second-strand cDNA is released from the 4420 capture site. In one example, second-strand cDNA is released from the 4420 capture site using a thermal denaturation protocol. In another example, second-strand cDNA is released using a chemical (eg, NaOH) denaturation protocol.

En la etapa 4640, el ADNc de segunda hebra se amplifica para generar una biblioteca de secuenciación.At step 4640, the second-strand cDNA is amplified to generate a sequencing library.

Las figuras 47A, 47B y 47C muestran gráficamente las etapas del método 4600 de la figura 46. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) incluye una molécula de ARN 4710. La molécula de ARN 4710 puede incluir una mutación 4715. En la etapa 4610, se obtiene el ADNc de primera hebra sintetizado in situ usando un cebador de RT 4720. El cebador de RT 4720 incluye una secuencia de cebador aleatoria 4725 y una secuencia de cebador de SBS 4730 (por ejemplo, SBS3). El cebador de RT 4720 está unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible 4735. Una molécula de ADNc de primera hebra 4740 sintetizada usando el cebador de RT 4720 incluye la secuencia del cebador de SBS 4730 y la nanopartícula magnéticamente sensible 4735.Figures 47A, 47B, and 47C graphically show the steps of the 4600 method of Figure 46. Specifically, a tissue section (not shown) includes a 4710 RNA molecule. The 4710 RNA molecule may include a 4715 mutation. step 4610, first-strand cDNA synthesized in situ is obtained using an RT 4720 primer. The RT 4720 primer includes a random 4725 primer sequence and an SBS 4730 (eg, SBS3) primer sequence. The 4720 RT primer is bound to the surface of a 4735 magnetically responsive nanoparticle. A 4740 first-strand cDNA molecule synthesized using the 4720 RT primer includes the sequence of the 4730 SBS primer and the 4735 magnetically responsive nanoparticle.

En la etapa 4615, las moléculas de ADNc de primera hebra 4740 se transfieren desde la sección de tejido (no se muestra) al sitio de captura 4420. El imán 4435 se coloca muy cerca de la matriz de captura 4410. El campo magnético generado por el imán 4435 se usa para atraer moléculas de ADNc de primera hebra 4740 marcadas con nanopartículas desde la sección de tejido (no se muestra) hacia el sitio de captura 4420. Por consiguiente, las moléculas de ADNc de primera hebra 4740 se inmovilizan en los sitios de captura 4420 mediante el imán 4435.At step 4615, the 4740 first-strand cDNA molecules are transferred from the tissue section (not shown) to the 4420 capture site. The 4435 magnet is placed in close proximity to the 4410 capture array. The magnetic field generated by the 4435 magnet is used to attract nanoparticle-labeled 4740 first-strand cDNA molecules from the tissue section (not shown) to the 4420 capture site. Consequently, the 4740 first-strand cDNA molecules are immobilized at the sites catch 4420 by magnet 4435.

En la etapa 4620, las moléculas de ADNc de primera hebra 4740 se unen covalentemente a las sondas de captura 4510 mediante acoplamiento monocatenario de las moléculas de ADNc 4740 a las secuencias de dirección espacial 4520. At step 4620, the 4740 first-strand cDNA molecules are covalently linked to the 4510 capture probes by single-stranded coupling of the 4740 cDNA molecules to the 4520 spatial address sequences.

En la etapa 4625, el imán 4435 se aleja de la matriz de captura 4410 de modo que la matriz de captura 4410 ya no esté dentro del campo magnético del imán 4435. A medida que el campo magnético en la matriz de captura 4410 disminuye, el extremo 5' de las moléculas de ADNc de primera hebra 4740 es liberado desde el sitio de captura 4420. Las moléculas de ADNc de primera hebra 4740 están ahora ancladas en el sitio de captura 4420 a través de la sonda de captura 4510.At step 4625, magnet 4435 moves away from capture array 4410 such that capture array 4410 is no longer within the magnetic field of magnet 4435. As the magnetic field in capture array 4410 decreases, the The 5' end of the 4740 first-strand cDNA molecules is released from the 4420 capture site. The 4740 first-strand cDNA molecules are now anchored at the 4420 capture site via the 4510 capture probe.

En la etapa 4630, se sintetiza una molécula de ADNc de segunda hebra 4745 usando un cebador 4515a que es complementario con la secuencia del cebador de SBS 4515 sobre las sondas de captura 4510.At step 4630, a 4745 second-strand cDNA molecule is synthesized using a 4515a primer that is complementary to the SBS 4515 primer sequence on the 4510 capture probes.

En la etapa 4635, la molécula de ADNc de segunda hebra 4745 se libera del sitio de captura 4420. La molécula de ADNc de segunda hebra 4745 incluye la secuencia del cebador de SBS 4730 (por ejemplo, SBS3), la mutación 4715, la secuencia de dirección espacial 4520 y la secuencia del cebador de SBS 4515 (por ejemplo, SBS12) .At step 4635, the 4745 second-strand cDNA molecule is released from the 4420 capture site. The 4745 second-strand cDNA molecule includes the SBS primer sequence 4730 (for example, SBS3), the 4715 mutation, the sequence spatial address 4520 and the SBS primer sequence 4515 (eg, SBS12).

En la etapa 4640, la molécula de ADNc de segunda hebra 4745 se amplifica usando un primer cebador de SBS 4750 y un segundo cebador 4755 para generar una biblioteca de secuenciación. El primer cebador de SBS 4750 incluye una secuencia complementaria de SBS 4730a que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS 4730 y una secuencia P54760. El segundo cebador de SBS 4755 incluye una secuencia complementaria de SBS 4515a que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS 4515 y una secuencia P74765. Un amplicón de la biblioteca 4770 sintetizado usando los cebadores de SBS 4750 y 4755 incluye la secuencia P54760, la secuencia del cebador de SBS 4730 (por ejemplo, SBS3), la mutación 4715, la secuencia de dirección espacial 4520, la secuencia del cebador de SBS 4515 (por ejemplo, SBS12) y la secuencia P74765.In step 4640, the 4745 second-strand cDNA molecule is amplified using an SBS 4750 first primer and a 4755 second primer to generate a sequencing library. The SBS 4750 first primer includes an SBS 4730a complementary sequence that is complementary to the SBS 4730 primer sequence and a P54760 sequence. The SBS 4755 second primer includes a complementary sequence of SBS 4515a that is complementary to the SBS 4515 primer sequence and a P74765 sequence. A 4770 library amplicon synthesized using the SBS 4750 and 4755 primers includes the sequence P54760, the SBS 4730 primer sequence (eg, SBS3), the 4715 mutation, the 4520 spatial address sequence, the SBS 4515 (eg SBS12) and the sequence P74765.

En otra realización, el ARN en una muestra de tejido (por ejemplo, una muestra de tejido FFPE) se marca in situ con nanopartículas magnéticamente sensibles y posteriormente se transfiere a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de ADNc con direcciones espaciales.In another embodiment, RNA in a tissue sample (eg, an FFPE tissue sample) is labeled in situ with magnetically sensitive nanoparticles and subsequently transferred to a capture matrix for generation of a spatially targeted cDNA library.

La figura 48 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 4800 de transferencia de ARN desde una muestra de tejido a una matriz de captura para la generación de una biblioteca de secuenciación con direcciones espaciales usando el sistema de transferencia basado en el magnetismo 4400 de la figura 44. El método 4800 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 48 illustrates a flow diagram of an example of a 4800 method of transferring RNA from a tissue sample to a capture array for generation of a spatially addressed sequencing library using the 4400 magnetism-based transfer system. of Figure 44. Method 4800 includes, but is not limited to the following steps.

En la etapa 4810, el ARN de una muestra de tejido se marca con nanopartículas magnéticamente sensibles. Por ejemplo, un oligonucleótido cebador de SBS unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible se acopla al ARN en una muestra de tejido. A continuación, el extremo 3' de las moléculas de ARN se modifica (es decir, se bloquea) para evitar el acoplamiento no deseado en una etapa de procesamiento posterior.At step 4810, RNA from a tissue sample is labeled with magnetically sensitive nanoparticles. For example, an SBS oligonucleotide primer attached to the surface of a magnetically responsive nanoparticle couples to RNA in a tissue sample. The 3' end of the RNA molecules is then modified (ie blocked) to prevent unwanted coupling in a later processing step.

En una etapa 4815, el ARN marcado se transfiere al sitio de captura 4420 usando un campo magnético como se describió anteriormente para el ADNc en la etapa 4615 del método 4600 de la figura 46.In a step 4815, the labeled RNA is transferred to the 4420 capture site using a magnetic field as described above for cDNA in step 4615 of method 4600 of Figure 46.

En la etapa 4820, se sintetiza el ADNc de primera hebra a partir del ARN transferido en una reacción de RT. Por ejemplo, se usa un cebador de RT que incluye una secuencia de cebador específica de gen y un oligonucleótido de acoplamiento para cebar el ADNc de primera hebra. En otro ejemplo, se usa un cebador de RT que incluye secuencias de cebadores aleatorias y un oligonucleótido de acoplamiento para cebar el ADNc de primera hebra.At step 4820, first-strand cDNA is synthesized from the transferred RNA in an RT reaction. For example, an RT primer is used that includes a gene-specific primer sequence and an oligonucleotide of ligation to prime the first-strand cDNA. In another example, an RT primer including random primer sequences and a coupling oligonucleotide is used to prime the first-strand cDNA.

En la etapa 4825, el ADNc de primera hebra se une covalentemente a las sondas de captura sobre el sitio de captura 4420 mediante acoplamiento monocatenario. Las sondas de captura se describen con más detalle con referencia a la figura 49A.At step 4825, the first strand cDNA is covalently linked to the capture probes on the 4420 capture site by single-stranded coupling. Capture probes are described in more detail with reference to Figure 49A.

En una etapa 4830, el molde de ARN utilizado para generar el ADNc se libera del sitio de captura 4420. Por ejemplo, el imán 4435 se aleja de la matriz de captura 4410. De ese modo, se disminuye el campo magnético en el sitio de captura 4420 y se libera la nanopartícula magnéticamente sensible de los sitios de captura de superficie 4420. Los dúplex de ARN:ADNc se disocian usando un protocolo de tratamiento térmico. El ADNc de primera hebra se ancla en el sitio de captura 4420 a través del acoplamiento a las sondas de captura.In a step 4830, the RNA template used to generate the cDNA is released from the capture site 4420. For example, the magnet 4435 is moved away from the capture matrix 4410. Thus, the magnetic field at the capture site is decreased. capture 4420 and the magnetically responsive nanoparticle is released from the 4420 surface capture sites. RNA:cDNA duplexes are dissociated using a heat treatment protocol. The first strand cDNA anchors at the 4420 capture site through coupling to the capture probes.

En la etapa 4835, se sintetiza el ADNc de segunda hebra en una reacción de extensión. Por ejemplo, se usa un cebador que incluye una secuencia que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS en el ADNc y una secuencia P5 para cebar la síntesis de ADNc de segunda hebra.At step 4835, the second-strand cDNA is synthesized in an extension reaction. For example, a primer that includes a sequence that is complementary to the SBS primer sequence in the cDNA and a P5 sequence is used to prime second-strand cDNA synthesis.

En la etapa 4840, las moléculas de la biblioteca de ADNc se liberan del sitio de captura 4420 mediante desnaturalización.At step 4840, the cDNA library molecules are released from the 4420 capture site by denaturation.

Las figuras 49A, 49B y 49C muestran gráficamente las etapas del método 4800 de la figura 48. Concretamente, una sección de tejido (no se muestra) incluye una molécula de ARN 4910. La molécula de ARN 4910 puede incluir una mutación 4915. En la etapa 4810, un oligonucleótido cebador de SBS 4920 unido a la superficie de una nanopartícula magnéticamente sensible 4925 se acopla in situ a la molécula de ARN 4910. El extremo 3' de la molécula de ARN 4910 luego se modifica (es decir, se bloquea) para evitar el acoplamiento no deseado en una etapa de procesamiento posterior. Figures 49A, 49B, and 49C graphically show the steps of the 4800 method of Figure 48. Specifically, a tissue section (not shown) includes a 4910 RNA molecule. The 4910 RNA molecule may include a 4915 mutation. step 4810, a 4920 SBS primer oligonucleotide attached to the surface of a 4925 magnetically responsive nanoparticle is coupled in situ to the 4910 RNA molecule. The 3' end of the 4910 RNA molecule is then modified (i.e., blocked) to avoid unwanted coupling in a later processing stage.

En la etapa 4815, la molécula de ARN 4910 con la nanopartícula de respuesta magnética 4925 sobre la misma se transfiere desde la sección de tejido (no se muestra) al sitio de captura 4420 usando un campo magnético como se describió anteriormente para el ADNc en la etapa 4615 del método 4600 de la figura 46. En este ejemplo, el sitio de captura 4420 incluye una sonda de captura 4935. La sonda de captura 4935 incluye una secuencia P7 4940, una secuencia de cebador de SBS 4945 (por ejemplo, SBS12) y una secuencia de dirección espacial 4950.At step 4815, the 4910 RNA molecule with the 4925 magnetic response nanoparticle on it is transferred from the tissue section (not shown) to the 4420 capture site using a magnetic field as described above for cDNA in the step 4615 of method 4600 of Figure 46. In this example, capture site 4420 includes a capture probe 4935. Capture probe 4935 includes a sequence P7 4940, an SBS primer sequence 4945 (eg, SBS12) and a 4950 spatial address sequence.

En la etapa 4820, el ADNc se sintetiza a partir de la molécula de ARN 4910 en una reacción de RT. Por ejemplo, un cebador de RT 4955 que incluye una secuencia de cebador específica de gen 4960 y un oligonucleótido de acoplamiento 4965 se usa para cebar el ADNc de primera hebra.At step 4820, cDNA is synthesized from the 4910 RNA molecule in an RT reaction. For example, a 4955 RT primer that includes a 4960 gene-specific primer sequence and a 4965 coupling oligonucleotide is used to prime the first-strand cDNA.

En la etapa 4825, una molécula de ADNc 4970 que incluye la secuencia del cebador de SBS 4920 (por ejemplo, SBS3) y el oligonucleótido de acoplamiento 4965 se une covalentemente a la sonda de captura 4935 mediante acoplamiento monocatenario del oligonucleótido de acoplamiento 4965 a la secuencia de dirección espacial 4950.At step 4825, a 4970 cDNA molecule that includes the SBS 4920 primer sequence (eg, SBS3) and the 4965 docking oligonucleotide is covalently linked to the 4935 capture probe by single-stranded coupling of the 4965 docking oligonucleotide to the 4965 docking oligonucleotide. spatial address sequence 4950.

En la etapa 4830, la molécula de ARN 4910 se libera del sitio de captura 4420. Por ejemplo, el imán 4435 se aleja del sitio de captura 4420. De ese modo, se disminuye el campo magnético en el sitio de captura 4420 y se libera la nanopartícula magnéticamente sensible 4925 unida a la molécula de ARN 4910 desde el sitio de captura de superficie 4420. El dúplex de ARN:ADNc (es decir, dúplex de la molécula de ARN 4910:molécula de ADNc 4970) se disocia entonces usando un protocolo de tratamiento térmico. La molécula de ADNc 4970 está ahora anclada en el sitio de captura 4420 por la sonda de captura 4935.At step 4830, RNA molecule 4910 is released from capture site 4420. For example, magnet 4435 moves away from capture site 4420. Thus, the magnetic field at capture site 4420 is lowered and RNA molecule 4420 is released. the 4925 magnetically responsive nanoparticle bound to the 4910 RNA molecule from the 4420 surface capture site. The RNA:cDNA duplex (i.e., 4910 RNA molecule:4970 cDNA molecule duplex) is then dissociated using a protocol heat treatment. The 4970 cDNA molecule is now anchored at the 4420 capture site by the 4935 capture probe.

En la etapa 4835, se copia la molécula de ADNc 4970 en una reacción de extensión. Por ejemplo, un cebador 4975 que incluye una secuencia 4920a que es complementaria con la secuencia del cebador de SBS 4920 (por ejemplo, SBS3) y una secuencia P54980 se usa para cebar la síntesis de ADNc de segunda hebra. La molécula de ADNc 4970 ahora incluye la secuencia P74940, la secuencia del cebador de SBS 4945 (por ejemplo, SBS12), la secuencia de dirección espacial 4950, el oligonucleótido de acoplamiento 4965, la mutación 4915, la secuencia del cebador de SBS 4920 (por ejemplo, SBS3) y la secuencia P54980.At step 4835, the 4970 cDNA molecule is copied in an extension reaction. For example, a 4975 primer that includes a 4920a sequence that is complementary to the SBS 4920 primer sequence (eg, SBS3) and a P54980 sequence is used to prime second-strand cDNA synthesis. The 4970 cDNA molecule now includes the P74940 sequence, the 4945 SBS primer sequence (for example, SBS12), the 4950 spatial targeting sequence, the 4965 coupling oligonucleotide, the 4915 mutation, the 4920 SBS primer sequence ( eg, SBS3) and the sequence P54980.

En la etapa 4840, se libera una molécula de ADNc 4970 del sitio de captura 4420 mediante desnaturalización (por ejemplo, desnaturalización térmica o química). La molécula de ADNc 4970 ya está lista para secuenciar.At step 4840, a 4970 cDNA molecule is released from the 4420 capture site by denaturation (eg, thermal or chemical denaturation). The 4970 cDNA molecule is now ready for sequencing.

4.7 Perfiles de tejidos espaciales basados en ADN4.7 DNA-based spatial tissue profiles

Las técnicas descritas proporcionan métodos de detección y análisis espacial (por ejemplo, análisis mutacional o detección de variación de un solo nucleótido (SNV)) de ADN genómico en una muestra de tejido. En un ejemplo, la muestra de tejido es una muestra de tejido FFPE. La detección espacial y el análisis del ADN en una muestra de tejido (por ejemplo, una muestra de FFPE) tiene varias ventajas en comparación con la detección espacial y el análisis de ARN en una muestra de tejido: (1) el ADN es más estable que el ARN; (2) los fragmentos de ADN en una muestra de tejido FFPE son más largos (por ejemplo, 300-400 pb) en comparación con los fragmentos de ARN en una muestra de tejido FFPE (por ejemplo, 100-200 pb); (3) las moléculas de ARN expresadas a un nivel relativamente bajo pueden ser indetectables; y (4) los cambios en los genes supresores de tumores se detectan en el ADN mientras que no se detectan en el ARN. The techniques described provide methods of detection and spatial analysis (eg, mutational analysis or detection of single nucleotide variation (SNV)) of genomic DNA in a tissue sample. In one example, the fabric sample is an FFPE fabric sample. Spatial detection and analysis of DNA in a tissue sample (for example, an FFPE sample) has several advantages over spatial detection and analysis of RNA in a tissue sample: (1) DNA is more stable than RNA; (2) DNA fragments in an FFPE tissue sample are longer (eg, 300-400 bp) compared to RNA fragments in an FFPE tissue sample (eg, 100-200 bp); (3) RNA molecules expressed at a relatively low level may be undetectable; and (4) changes in tumor suppressor genes are detected in DNA while not detected in RNA.

Una desventaja de usar ADN para la elaboración de perfiles de tejido espaciales es que para la mayoría de los genes puede haber solo 2 copias de un gen por célula. Los métodos descritos en este documento incluyen una etapa inicial de preamplificación del genoma completo in situ que se usa para aumentar el número de copias del gen antes de realizar otras etapas del proceso bioquímico.A disadvantage of using DNA for spatial tissue profiling is that for most genes there may be only 2 copies of a gene per cell. The methods described herein include an initial in situ whole genome pre-amplification step which is used to increase the number of copies of the gene before further steps in the biochemical process are performed.

La figura 50 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 5000 para obtener el perfil del ADN genómico en una muestra de tejido. En un ejemplo, el método 5000 se utiliza para obtener el perfil de las SNV de interés en el ADN genómico. El método 5000 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 50 illustrates a flow chart of an exemplary method 5000 for profiling genomic DNA in a tissue sample. In one example, method 5000 is used to profile SNVs of interest in genomic DNA. Method 5000 includes, but is not limited to the following steps.

En la etapa 5010, se imprime un sustrato de vidrio con cebadores de PCR con dirección espacial para formar una matriz de características espaciales. En un ejemplo, los cebadores de PCR con dirección espacial se imprimen sobre un cubreobjetos de 2 cm x 2 cm para formar una matriz de características espaciales que tiene 100 gm de diámetro con una altura de 35 gm. En otro ejemplo, los cebadores de PCR con dirección espacial se imprimen en micropocillos fabricados sobre la superficie de un portaobjetos de vidrio. Los cebadores de PCR con dirección espacial se imprimen sobre un cubreobjetos o portaobjetos de vidrio utilizando, por ejemplo, tecnologías de impresión disponibles en el mercado. Los cebadores de PCR con dirección espacial incluyen una secuencia de cebador aleatoria, una secuencia de dirección espacial, una secuencia de cebador de SBS y una marcador de biotina como se describe con más detalle con referencia a la figura 51. Los cebadores de PCR con dirección espacial también pueden incluir una modificación en el extremo 5 ' de la molécula para la unión reversible al cubreobjetos. En un ejemplo, los cebadores de PCR con dirección espacial pueden incluir una modificación de disulfuro 5' como se describe para la sonda de captura con dirección espacial 3100 del proceso 3200 de las figuras 32A, 32B y 32C. En otro ejemplo, los cebadores de PCR con dirección espacial pueden incluir un conector fotoescindible 5' como se describe para la sonda de captura con dirección espacial 3100 del proceso 3300 de las figuras 33A, 33B y 33C.At step 5010, a glass substrate is printed with spatially directed PCR primers to form an array of spatial features. In one example, spatially targeted PCR primers are printed onto a 2 cm x 2 cm coverslip to form an array of spatial features that is 100 gm in diameter with a height of 35 gm. In another example, spatially directed PCR primers are printed in microwells made on the surface of a glass slide. Spatially directed PCR primers are printed onto a coverslip or glass slide using, for example, commercially available printing technologies. Spatial targeting PCR primers include a random primer sequence, a spatial targeting sequence, an SBS primer sequence, and a biotin tag as described in more detail with reference to Figure 51. Targeted PCR primers Spatial can also include a modification at the 5' end of the molecule for reversible binding to the coverslip. In one example, spatially targeted PCR primers can include a 5' disulfide modification as described for the spatially targeted capture probe 3100 of process 3200 of Figures 32A, 32B and 32C. In another example, spatially targeted PCR primers can include a 5' photoscleavable linker as described for the spatially targeted capture probe 3100 of process 3300 of Figures 33A, 33B, and 33C.

En la etapa 5015, se dispensa una disolución de mezcla maestra de PCR sobre la superficie de una sección de tejido FFPE semipermeabilizada montada sobre un portaobjetos de vidrio. La disolución de mezcla maestra de PCR incluye, por ejemplo, dNTP, ADN polimerasa, MgCl2 y tampones de reacción.At step 5015, a PCR master mix solution is dispensed onto the surface of a semi-permeabilized FFPE tissue section mounted on a glass slide. The PCR master mix solution includes, for example, dNTPs, DNA polymerase, MgCl 2 and reaction buffers.

En una etapa 5020, el sustrato de vidrio con los cebadores de PCR con dirección espacial sobre el mismo se coloca encima de la sección de tejido FFPE semipermeabilizada, de modo que la superficie del sustrato de vidrio con los cebadores de PCR con dirección espacial sobre el mismo esté en contacto con la sección de tejido. Los cebadores de PCR con dirección espacial se liberan desde la superficie del sustrato de vidrio hacia el espacio celular de la sección de tejido.In a step 5020, the glass substrate with the spatially directional PCR primers thereon is placed on top of the semi-permeabilized FFPE tissue section, such that the surface of the glass substrate with the spatially directional PCR primers on it itself is in contact with the section of tissue. Spatially directed PCR primers are released from the surface of the glass substrate into the cellular space of the tissue section.

En la etapa 5025, el ADN genómico se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ. En un ejemplo, la reacción de amplificación es una reacción de amplificación de la polimerasa recombinasa (RPA). La tabla 1 a continuación muestra otros ejemplos de métodos de amplificación de ADN isotérmicos que pueden usarse para amplificar el ADN genómico. En otro ejemplo, se usa una reacción de amplificación del genoma completo basada en PCR convencional para amplificar el ADN genómico. En un ejemplo, el método convencional basado en PCR es una PCR de preamplificación de extensión de cebadores mejorada (iPEP PCR). En otro ejemplo, el método convencional basado en PCR es una PCR cebada con oligonucleótidos degenerados (DOP-PCR; por ejemplo, kit Rubicon Picoplex).In step 5025, the genomic DNA is amplified by isothermal in situ amplification. In one example, the amplification reaction is a recombinase polymerase amplification (RPA) reaction. Table 1 below shows other examples of isothermal DNA amplification methods that can be used to amplify genomic DNA. In another example, a conventional PCR-based whole genome amplification reaction is used to amplify genomic DNA. In one example, the conventional PCR-based method is an enhanced primer extension pre-amplification PCR (iPEP PCR). In another example, the conventional PCR-based method is degenerate oligonucleotide-primed PCR (DOP-PCR; eg, Rubicon Picoplex kit).

Figure imgf000048_0001
Figure imgf000048_0001

Figure imgf000048_0002
Figure imgf000048_0002

Tabla 1. Resumen de los métodos de amplificación de ácidos nucleicos isotérmicos Table 1. Summary of isothermal nucleic acid amplification methods.

VolumenVolume

Método* Tiempo Method* Time

cación de de Objetivo Límite de amplifi detección reacción cation of Target Amplification Detection Reaction Limit

MDA 10-16 h ADN genómico de E. coli -MDA 10-16 h E. coli genomic DNA -

dentro de

Figure imgf000049_0002
gen mecA gen de Staphylo
Figure imgf000049_0001
menos de 10 copiaswithin
Figure imgf000049_0002
mecA gene Staphylo gene
Figure imgf000049_0001
less than 10 copies

RPARPA

1 h 9 nL ADN ge 1 h 9 nL DNA ge

eand no

ato mm

lathe icoicon

me I dd

tiyou eand

cilin cylinder Syes

a taphylococcus aur resistent eus 300 copias/mL to taphylococcus aur resistant eus 300 copies/mL

* LAMP = amplificación isotérmica mediada por bucle; HDA = amplificación dependiente de helicasa; MDA = amplificación de desplazamiento múltiple; RCA = amplificación de círculo rodante; RPA = amplificación con polimerasa recombinasa* LAMP = loop-mediated isothermal amplification; HDA = helicase-dependent amplification; MDA = multiple displacement amplification; RCA = rolling circle amplification; RPA = recombinase polymerase amplification

En una etapa 5030, la muestra de tejido semipermeabilizada con el ADN genómico amplificado sobre ella se retira de la superficie del portaobjetos de vidrio y se recoge en un tubo de recogida. En un ejemplo, la muestra de tejido semipermeabilizado con el ADN genómico amplificado sobre ella se extrae del portaobjetos de vidrio raspando hacia un tubo Eppendorf. Debido al marcador de biotina en el cebador de PCR utilizado en la reacción de amplificación, el ADN amplificado está biotinilado. El ADN biotinilado amplificado se purifica utilizando un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina.In a step 5030, the semi-permeabilized tissue sample with the amplified genomic DNA thereon is removed from the surface of the glass slide and collected in a collection tube. In one example, the semi-permeabilized tissue sample with the amplified genomic DNA thereon is scraped off the glass slide into an Eppendorf tube. Due to the biotin label in the PCR primer used in the amplification reaction, the amplified DNA is biotinylated. The amplified biotinylated DNA is purified using a streptavidin bead-based purification protocol.

En la etapa 5035, los cebadores de PCR monocatenarios residuales se eliminan mediante digestión usando una exonucleasa 3' a 5'.In step 5035, residual single-stranded PCR primers are removed by digestion using a 3' to 5' exonuclease.

En la etapa 5040, el ADN se amplifica en una reacción de PCR múltiplex dirigida a las SNV de interés. Por ejemplo, un cebador directo incluye una secuencia específica de gen que se dirige a una SNV de interés, una secuencia de cebador de SBS (por ejemplo, SBS3) y una secuencia P5. Un cebador inverso incluye secuencias complementarias de SBS12 y una secuencia P7. En otro ejemplo, se usa una estrategia similar a TSCA para dirigirse a regiones de ADN de interés.At step 5040, the DNA is amplified in a multiplex PCR reaction targeting the SNVs of interest. For example, a forward primer includes a gene-specific sequence that targets an SNV of interest, an SBS primer sequence (eg, SBS3), and a P5 sequence. A reverse primer includes sequences complementary to SBS12 and a P7 sequence. In another example, a TSCA-like strategy is used to target DNA regions of interest.

En la etapa 5045, se secuencia el producto de PCR.At step 5045, the PCR product is sequenced.

La figura 51 ilustra un diagrama de un cebador de PCR con dirección espacial 5100 para la preamplificación y la indexación espacial de ADN genómico completo. El cebador de PCR con dirección espacial 5100 incluye una secuencia de cebador aleatorio 5110, una secuencia de dirección espacial 5115 y una secuencia de cebador de SBS 5120 (por ejemplo, SBS12). La secuencia de cebador aleatorio 5110 es una secuencia de 9 pb que se utiliza para amplificar el ADN genómico en una reacción de preamplificación del genoma completo. La secuencia de dirección espacial 5115 es una secuencia exclusiva para cada sitio de captura (característica espacial) sobre una matriz. La secuencia del cebador de SBS 5120 incluye el marcador de biotina 5125. El marcador de biotina 5125 se usa para purificar el ADN amplificado en etapas de procesamiento posteriores.Figure 51 illustrates a diagram of a 5100 spatially addressed PCR primer for pre-amplification and spatial indexing of whole genomic DNA. The 5100 spatial address PCR primer includes a 5110 random primer sequence, a 5115 spatial address sequence, and a 5120 SBS primer sequence (eg, SBS12). Random primer sequence 5110 is a 9 bp sequence that is used to amplify genomic DNA in a whole genome pre-amplification reaction. The spatial address sequence 5115 is a unique sequence for each capture site (spatial feature) on an array. The SBS 5120 primer sequence includes the 5125 biotin tag. The 5125 biotin tag is used to purify the amplified DNA in subsequent processing steps.

Las figuras 52A y 52B muestran gráficamente las etapas del método 5000 de la figura 50. En la etapa 5010, se imprime un sustrato de vidrio 5210 con cebadores de PCR con dirección espacial (no se muestra) para formar una matriz de características espaciales 5215. En este ejemplo, el sustrato de vidrio 5210 es un cubreobjetos de 2 cm x 2 cm con características espaciales de 100 gm de diámetro. Los cebadores de PCR con dirección espacial son, por ejemplo, el cebador de PCR con dirección espacial 5100 de la figura 51.Figures 52A and 52B graphically show the steps of the method 5000 of Figure 50. In step 5010, a glass substrate 5210 is printed with spatially directed PCR primers (not shown) to form an array of spatial features 5215. In this example, the 5210 glass substrate is a 2 cm x 2 cm coverslip with spatial features 100 gm in diameter. Spatially targeted PCR primers are, for example, the 5100 spatially targeted PCR primer in Figure 51.

En la etapa 5015, una sección de tejido semipermeabilizada 5220 montada sobre un portaobjetos de vidrio 5225 se recubre con una disolución de mezcla maestra de PCR 5230. La muestra de tejido semipermeabilizada 5220 incluye una célula 5235. La célula 5235 incluye una molécula de ADN genómico 5240. La molécula de ADN genómico 5240 puede incluir una variación de un solo nucleótido (SNV) 5245.At step 5015, a 5220 semi-permeated tissue section mounted on a 5225 glass slide is coated with a 5230 PCR master mix solution. The 5220 semi-permeated tissue sample includes a 5235 cell. The 5235 cell includes a genomic DNA molecule 5240. The 5240 genomic DNA molecule may include a 5245 single nucleotide variation (SNV).

En la etapa 5020, el sustrato de vidrio 5210 se coloca encima de la sección de tejido 5220 y la disolución de mezcla maestra de PCR 5230 de manera que el sustrato de vidrio de superficie 5210 con los cebadores de PCR con dirección espacial 5100 sobre el mismo (no se muestra) esté en contacto con la sección de tejido 5220. Los cebadores de PCR 5100 (no se muestra) se liberan desde la superficie del sustrato de vidrio 5210 hacia el espacio celular de la sección de tejido 5220.At step 5020, the glass substrate 5210 is placed on top of the tissue section 5220 and the PCR master mix solution 5230 such that the surface glass substrate 5210 with the spatially directed PCR primers 5100 on it (not shown) is in contact with tissue section 5220. PCR primers 5100 (not shown) are released from the surface of glass substrate 5210 into the cellular space of tissue section 5220.

En la etapa 5025, el ADN genómico se amplifica mediante amplificación isotérmica in situ utilizando cebadores de PCR 5100.In step 5025, genomic DNA is amplified by isothermal in situ amplification using 5100 PCR primers.

En la etapa 5030, la sección de tejido 5220 con el ADN amplificado 5260 sobre ella se retira de la superficie del portaobjetos de vidrio 5225 y se recoge en un tubo de recogida 5255. En un ejemplo, el tubo de recogida 5255 es un tubo Eppendorf. Debido al marcador de biotina 5125 sobre el cebador de PCR 5100, el ADN amplificado 5260 está biotinilado. At step 5030, tissue section 5220 with amplified DNA 5260 thereon is removed from the surface of glass slide 5225 and collected in collection tube 5255. In one example, collection tube 5255 is an Eppendorf tube. . Due to the 5125 biotin label on the 5100 PCR primer, the 5260 amplified DNA is biotinylated.

En la etapa 5035 (no mostrado en la figura 52), el ADN amplificado 5260 se purifica usando un protocolo de purificación basado en esferas de estreptavidina. At step 5035 (not shown in Figure 52), the amplified DNA 5260 is purified using a streptavidin bead-based purification protocol.

En la etapa 5040 (no mostrado en la figura 52), los cebadores de PCR monocatenarios residuales 5100 se eliminan mediante digestión usando una exonucleasa 3' a 5'.At step 5040 (not shown in Figure 52), residual single-stranded PCR primers 5100 are removed by digestion using a 3' to 5' exonuclease.

En la etapa 5045, las moléculas de ADN 5260 se amplifican en una reacción de PCR múltiplex específica de diana. Por ejemplo, un cebador directo 5265 incluye una secuencia específica de gen 5270 que se dirige a la SNV 5240, una secuencia de cebador de SBS 5275 (por ejemplo, SBS3) y una secuencia P55280. Un cebador inverso 5285 incluye una secuencia complementaria DE SBS12 5120a y una secuencia P7 5290. Un amplicón de la biblioteca 5295 sintetizado usando el cebador directo 5265 y el cebador inverso 5285 incluye la secuencia P55285, la secuencia del cebador de SBS 5275, la SNV 5240, la secuencia de dirección espacial 5115, la secuencia del cebador de SBS 5120 y la secuencia P75290.In step 5045, the 5260 DNA molecules are amplified in a target-specific multiplex PCR reaction. For example, a 5265 forward primer includes a 5270 gene-specific sequence that targets SNV 5240, an SBS 5275 (eg, SBS3) primer sequence, and a P55280 sequence. A 5285 reverse primer includes a sequence complementary to SBS12 5120a and a P7 5290 sequence. A 5295 library amplicon synthesized using the 5265 forward primer and the 5285 reverse primer includes the P55285 sequence, the SBS 5275 primer sequence, the SNV 5240 , the 5115 spatial address sequence, the 5120 SBS primer sequence, and the P75290 sequence.

4.8 Compartimentación espacial4.8 Spatial compartmentalization

Para limitar la difusión de oligonucleótidos con dirección espacial (y otros componentes o productos de reacción) sobre una sección de tejido y mantener la resolución espacial, puede usarse la compartimentación de reacciones bioquímicas en "reactores de micropocillos'' o "microrreactores". La compartimentación espacial se puede combinar con cualquiera de las técnicas bioquímicas descritas en este documento para la caracterización de transcriptomas y/o de la variación genómica en tejidos mientras se conserva la información espacial relacionada con el origen de los ácidos nucleicos diana en el tejido.To limit the diffusion of spatially directed oligonucleotides (and other components or reaction products) over a tissue section and maintain spatial resolution, compartmentalization of biochemical reactions in "microwell reactors" or "microreactors" can be used. Spatial information can be combined with any of the biochemical techniques described herein for the characterization of transcriptomes and/or genomic variation in tissues while preserving spatial information related to the origin of target nucleic acids in the tissue.

La figura 53 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de una superposición de reactor de micropocillos 5300. La superposición de reactor de micropocillos 5300 incluye un portaobjetos de vidrio 5310. Montado encima del portaobjetos de vidrio 5310 hay una sección de tejido 5315. En un ejemplo, la sección de tejido 5315 es una sección de tejido FFPE. Se dispensa un fluido de reacción 5320 sobre el portaobjetos de vidrio 5310 de manera que la sección de tejido 5315 esté cubierta por el fluido de reacción 5320. En un ejemplo, el fluido de reacción 5320 es una disolución de mezcla maestra de PCR utilizada en una reacción de amplificación. En otro ejemplo, el fluido de reacción 5320 es una disolución de mezcla de transcripción inversa. Se coloca un sustrato de micropocillos 5325 sobre el fluido de reacción 5320 y la sección de tejido 5315 sobre el portaobjetos de vidrio 5320. El sustrato de micropocillos 5325 incluye una pluralidad de micropocillos 5330. Impreso sobre la superficie inferior de cada micropocillo 5330 hay una pluralidad de oligonucleótidos con dirección espacial (no se muestra). Los micropocillos 5330 actúan como cámaras de reacción compartimentadas para realizar una reacción bioquímica (por ejemplo, amplificación por PCR). Los micropocillos 5330 se describen con más detalle con referencia a la figura 54.Figure 53 illustrates a perspective view of an example of a 5300 microwell reactor overlay. The 5300 microwell reactor overlay includes a 5310 glass slide. Mounted on top of the 5310 glass slide is a 5315 tissue section. For example, fabric section 5315 is an FFPE fabric section. A reaction fluid 5320 is dispensed onto the glass slide 5310 such that the tissue section 5315 is covered by the reaction fluid 5320. In one example, the reaction fluid 5320 is a PCR master mix solution used in a amplification reaction. In another example, reaction fluid 5320 is a reverse transcription mixing solution. A microwell substrate 5325 is placed on the reaction fluid 5320 and tissue section 5315 on the glass slide 5320. The microwell substrate 5325 includes a plurality of microwells 5330. Printed on the bottom surface of each microwell 5330 are a plurality of spatially directed oligonucleotides (not shown). The 5330 microwells act as compartmentalized reaction chambers for performing a biochemical reaction (eg, PCR amplification). The 5330 microwells are described in more detail with reference to Figure 54.

La figura 54 ilustra una vista en perspectiva de un solo micropocillo 5330 de la superposición de reactor de micropocillos 5300 de la figura 53. En este ejemplo, el micropocillo 5330 tiene un diámetro de aproximadamente 200 gm y una altura de aproximadamente 100\gm. El volumen del micropocillo 5350 es de aproximadamente 3 nL. Impreso sobre la superficie inferior del micropocillo 5350 hay una pluralidad de oligonucleótidos con dirección espacial 5410. Los oligonucleótidos con dirección espacial 5410 incluyen una secuencia de dirección espacial exclusiva para cada micropocillo 5330.Figure 54 illustrates a perspective view of a single microwell 5330 of the microwell reactor overlay 5300 of Figure 53. In this example, microwell 5330 has a diameter of approximately 200 gm and a height of approximately 100 µm. The volume of the 5350 microwell is approximately 3 nL. Printed on the bottom surface of the 5350 microwell are a plurality of 5410 spatially addressed oligonucleotides. The 5410 spatially addressed oligonucleotides include a spatially addressing sequence unique to each 5330 microwell.

Las figuras 55A y 55B ilustran un ejemplo de un proceso 5500 de fabricación del sustrato de micropocillos 5325 de la superposición de reactor de micropocillos 5300 de la figura 53. En este ejemplo solo se muestra una porción del sustrato de micropocillos 5325.Figures 55A and 55B illustrate an example of a process 5500 for manufacturing the microwell substrate 5325 of the microwell reactor overlay 5300 of Figure 53. Only a portion of the microwell substrate 5325 is shown in this example.

En una primera etapa y con referencia ahora a la figura 55A, el sustrato de micropocillos 5325 incluye un sustrato de vidrio 5510. En un ejemplo, el sustrato de vidrio 5510 es un sustrato de vidrio hidrófilo que tiene aproximadamente 1 mm de espesor. Se dispone una capa de poliimida 5515 sobre la superficie del sustrato de vidrio 5510. En un ejemplo, la capa de poliimida 5515 es una capa de Kapton negra que tiene aproximadamente 100 gm de espesor. Se dispone una capa hidrófoba 5520 sobre la superficie de la capa de poliimida 5515. En un ejemplo, la capa hidrófoba 5520 se forma silanizando la capa de poliimida 5515.In a first step and referring now to Figure 55A, the microwell substrate 5325 includes a glass substrate 5510. In one example, the glass substrate 5510 is a hydrophilic glass substrate that is approximately 1 mm thick. A 5515 polyimide layer is disposed on the surface of the 5510 glass substrate. In one example, the 5515 polyimide layer is a black Kapton layer that is about 100 gm thick. A 5520 hydrophobic layer is disposed on the surface of the 5515 polyimide layer. In one example, the 5520 hydrophobic layer is formed by silanizing the 5515 polyimide layer.

En una etapa siguiente y con referencia ahora a la figura 55B, se forma una pluralidad de micropocillos 5525 en la capa de poliimida 5515. En este ejemplo, se muestran dos micropocillos 5525, pero se puede usar cualquier número y disposición de micropocillos 5525. En un ejemplo, los micropocillos 5525 se forman en la capa de poliimida 5515 usando ablación con láser ultravioleta precisa para eliminar porciones de la capa de poliimida 5515 y la capa hidrófoba 5520. En este ejemplo, los micropocillos 5525 tienen aproximadamente 200 gm de diámetro. La tabla 2 a continuación muestra otros ejemplos de dimensiones adecuadas para los micropocillos 5525. Los micropocillos 5525 son regiones hidrófilas que actúan como cámaras de reacción para realizar reacciones bioquímicas. Debido a la presencia de la capa hidrófoba 5520 en las regiones intersticiales entre los micropocillos 5525, la difusión lateral de los componentes o productos de reacción se elimina o se reduce sustancialmente. El volumen relativamente pequeño del micropocillo 5525 proporciona un volumen de reacción pequeño y reacciones de mayor eficacia. La compartimentación (confinamiento) de oligonucleótidos con dirección espacial dentro de los micropocillos 5525 también evita la necesidad de etapas de proceso que pueden ser necesarias para liberar los oligonucleótidos impresos desde la superficie de un sustrato de vidrio. In a next step and referring now to Figure 55B, a plurality of 5525 microwells are formed in the 5515 polyimide layer. In this example, two 5525 microwells are shown, but any number and arrangement of 5525 microwells may be used. In one example, the 5525 microwells are formed in the 5515 polyimide layer using precise ultraviolet laser ablation to remove portions of the 5515 polyimide layer and the 5520 hydrophobic layer. In this example, the 5525 microwells are approximately 200 gm in diameter. Table 2 below shows other examples of suitable dimensions for the 5525 microwells. The 5525 microwells are hydrophilic regions that act as reaction chambers for conducting biochemical reactions. Due to the presence of the hydrophobic layer 5520 in the interstitial regions between the microwells 5525, lateral diffusion of reaction components or products is eliminated or substantially reduced. The relatively small volume of the 5525 microwell provides a small reaction volume and higher efficiency reactions. The compartmentalization (confinement) of spatially directional oligonucleotides within the 5525 microwells also avoids the need for process steps that may be required to release the imprinted oligonucleotides from the surface of a glass substrate.

Figure imgf000051_0002
Figure imgf000051_0002

Figure imgf000051_0001
Figure imgf000051_0001

La figura 56 ilustra una vista lateral de un ejemplo de una estructura de micropocillos 5600 para la captura y compartimentación espacial de ácidos nucleicos de una muestra de tejido. La estructura de micropocillos 5600 incluye un sustrato 5610. En un ejemplo, el sustrato 5610 es un portaobjetos de vidrio. El sustrato 5610 incluye una matriz de micropocillos 5615. En un ejemplo, los micropocillos 5615 se forman en el sustrato 5610 usando un proceso de grabado, tal como por ablación precisa con láser ultravioleta. Los micropocillos 5615 son regiones hidrófilas, mientras que las regiones intersticiales entre los micropocillos 5615 son regiones hidrófobas. Los micropocillos 5615 actúan como cámaras de reacción para realizar reacciones bioquímicas (por ejemplo, transcripción inversa de ARN a ADNc, amplificación de ADN genómico). Debido a que las regiones intersticiales entre los micropocillos 5615 son hidrófobas, la difusión lateral de los componentes o productos de reacción fuera de los micropocillos 5615 se elimina o se reduce sustancialmente. En un ejemplo, los micropocillos 5615 tienen un diámetro de aproximadamente 1 mm y una altura de aproximadamente 100 gm. El espacio entre los micropocillos 5615 es de aproximadamente 1 mm.Figure 56 illustrates a side view of an example of a microwell structure 5600 for the capture and spatial compartmentalization of nucleic acids from a tissue sample. Microwell assembly 5600 includes a substrate 5610. In one example, substrate 5610 is a glass slide. Substrate 5610 includes an array of microwells 5615. In one example, microwells 5615 are formed in substrate 5610 using an etching process, such as by precise ultraviolet laser ablation. The 5615 microwells are hydrophilic regions, while the interstitial regions between the 5615 microwells are hydrophobic regions. The 5615 microwells act as reaction chambers to perform biochemical reactions (eg, reverse transcription of RNA to cDNA, amplification of genomic DNA). Because the interstitial regions between microwells 5615 are hydrophobic, lateral diffusion of reaction components or products out of microwells 5615 is eliminated or substantially reduced. In one example, microwells 5615 have a diameter of approximately 1 mm and a height of approximately 100 gm. The space between the 5615 microwells is approximately 1 mm.

En cada micropocillo 5615 se deposita una cantidad de material de gel 5620. La cantidad de material de gel 5620 depositada en cada micropocillo 5615 se selecciona de manera que, como el material de gel 5620 se hidrata posteriormente, el material de gel 5620 se hincha para llenar y sobresalir de los micropocillos 5615 sin entrar en contacto con los micropocillos adyacentes 5615. En un ejemplo, el material de gel 5620 es un material de hidrogel, tal como poli(N-(5-azidoacetamidilpentil)acrilamida-coacrilamida) (PAZAM) que está funcionalizado con oligonucleótidos de captura con dirección espacial unidos covalentemente (no se muestra). Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial (no se muestra) incluyen una secuencia de dirección espacial que es exclusiva para cada micropocillo 5615. Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial también incluyen una secuencia de captura para la captura de ácidos nucleicos (por ejemplo, ARN o ADN genómico) de una sección de tejido. La secuencia de captura puede ser, por ejemplo, una secuencia de captura específica de gen o una secuencia de captura universal. El material de gel 5620 se puede depositar en cada micropocillo 5615 mediante impresión (por ejemplo, impresión por contacto o impresión piezoeléctrica).An amount of 5620 gel material is deposited in each microwell 5615. The amount of 5620 gel material deposited in each 5615 microwell is selected such that, as the 5620 gel material subsequently hydrates, the 5620 gel material swells to fill and protrude from microwells 5615 without contacting adjacent microwells 5615. In one example, gel material 5620 is a hydrogel material, such as poly(N-(5-azidoacetamidylpentyl)acrylamide-coacrylamide) (PAZAM) which is functionalized with covalently linked spatially directional capture oligonucleotides (not shown). Spatial addressable capture oligonucleotides (not shown) include a spatial address sequence that is unique to each 5615 microwell. Spatial addressable capture oligonucleotides also include a capture sequence for capturing nucleic acids (eg, RNA). or genomic DNA) from a section of tissue. The capture sequence may be, for example, a gene-specific capture sequence or a universal capture sequence. Gel material 5620 can be deposited in each microwell 5615 by printing (eg, contact printing or piezoelectric printing).

La figura 57 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 5700 para capturar ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando la estructura de micropocillos 5600 de la figura 56 para la preparación de una biblioteca de secuenciación. El método 5700 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 57 illustrates a flow diagram of an example of a 5700 method for capturing nucleic acids from a tissue section using the 5600 microwell structure of Figure 56 for sequencing library preparation. Method 5700 includes, but is not limited to the following steps.

En una etapa 5710, se deposita una cantidad de material de gel 5620 en cada micropocillo 5615 de la estructura de micropocillos 5600, de modo que cada micropocillo 5615 incluye material de gel 5620 que tiene una secuencia de dirección espacial exclusiva sobre él. En algunas realizaciones, la estructura de micropocillos 5600 que tiene el material de gel 5620 depositado sobre la misma puede almacenarse durante un período de tiempo antes de su uso. In a step 5710, an amount of gel material 5620 is deposited in each microwell 5615 of the microwell array 5600, such that each microwell 5615 includes gel material 5620 having a unique spatial address sequence thereon. In some embodiments, the microwell structure 5600 having the gel material 5620 deposited thereon may be stored for a period of time prior to use.

En una etapa 5715, en el momento de uso, la estructura de micropocillos 5600 se sumerge en una disolución de reacción bioquímica para hidratar el material de gel 5620. En algunas realizaciones, la disolución de reacción bioquímica incluye transcriptasa inversa y componentes de reacción para sintetizar ADNc a partir de ARN diana en una muestra de tejido. En algunas realizaciones, la disolución de reacción bioquímica incluye ADN polimerasa y componentes de reacción para producir múltiples amplicones de ADN genómico a partir de genes diana en una muestra de tejido. La estructura de micropocillos 5600 se sumerge en la disolución de reacción bioquímica durante un período de tiempo suficiente para la hidratación del material de gel 5620. A medida que se hidrata el material de gel 5620, el material de gel 5620 se hincha para llenar y sobresalir de los micropocillos 5615. La estructura de micropocillos 5600 después se retira de la disolución de reacción bioquímica. Debido a que la región intersticial entre los micropocillos 5615 es hidrófoba, no queda disolución de reacción bioquímica entre los micropocillos 5615. Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial unidos covalentemente al material de gel 5620 se localizan en cada micropocillo 5615.In a step 5715, at the time of use, the microwell structure 5600 is immersed in a biochemical reaction solution to hydrate the gel material 5620. In some embodiments, the biochemical reaction solution includes reverse transcriptase and reaction components to synthesize cDNA from target RNA in a tissue sample. In some embodiments, the biochemical reaction solution includes DNA polymerase and reaction components for producing multiple genomic DNA amplicons from target genes in a tissue sample. The 5600 microwell structure is immersed in the biochemical reaction solution for a period of time sufficient for the 5620 gel material to hydrate. As the 5620 gel material hydrates, the 5620 gel material swells to fill and protrude. of the 5615 microwells. The 5600 microwell assembly is then removed from the biochemical reaction solution. Because the interstitial region between the 5615 microwells is hydrophobic, no biochemical reaction solution remains between the 5615 microwells. Spatially directional capture oligonucleotides covalently bound to the 5620 gel material are located in each 5615 microwell.

En una etapa 5720, se coloca una sección de tejido encima de la estructura de micropocillos 5600 de manera que la sección de tejido esté en contacto con el material de gel hidratado 5620 que tiene oligonucleótidos de captura con dirección espacial sobre él. En un ejemplo, la sección de tejido es una sección de tejido FFPE semipermeabilizada. Cuando la sección de tejido entra en contacto con el material de gel hidratado 5620 que tiene oligonucleótidos de captura con dirección espacial sobre él, se inicia la reacción bioquímica. Debido a que las regiones intersticiales entre los micropocillos 5615 son hidrófobas, los componentes y productos de reacción se localizan en cada micropocillo 5615. In a step 5720, a tissue section is placed on top of the microwell structure 5600 such that the tissue section is in contact with the hydrated gel material 5620 having spatially directional capture oligonucleotides thereon. In one example, the fabric section is a semi-permeable FFPE fabric section. When the tissue section comes into contact with the hydrated gel material 5620 that has spatially directed capture oligonucleotides on it, the biochemical reaction is initiated. Because the interstitial regions between the 5615 microwells are hydrophobic, reaction components and products localize in each 5615 microwell.

En una etapa 5725, los productos de reacción (por ejemplo, ADNc o ADN) se retiran del material de gel 5620. Los productos de reacción se pueden purificar del PAZAM usando métodos de purificación de esferas. En la etapa 5730, se prepara una biblioteca de secuenciación. In a step 5725, the reaction products (eg, cDNA or DNA) are removed from the 5620 gel material. The reaction products can be purified from PAZAM using bead purification methods. At step 5730, a sequencing library is prepared.

La figura 58A ilustra una vista lateral de un ejemplo de un sistema de clavijas 5800 para la escisión de tejido y la preparación de una biblioteca de ácidos nucleicos con direcciones espaciales. El sistema de clavijas 5800 incluye una estructura de clavija 5810 y un bloque de micropocillos 5815. La estructura de clavija 5810 incluye un sustrato 5820. En un ejemplo, el sustrato 5820 es un sustrato de vidrio. Del sustrato 5820 sobresale una matriz de clavijas 5825. En un ejemplo, las clavijas 5825 están formadas de un material de vidrio. En un ejemplo, las clavijas 5825 tienen un diámetro de aproximadamente 100 gm y una altura de aproximadamente 10 gm a aproximadamente 20 gm. El espacio entre las clavijas 5825 es de aproximadamente 100 gm. En el extremo de cada clavija 5825 hay una superficie de escisión 5830. La superficie de escisión 5830 puede tener cualquier forma que facilite la extracción de una muestra de tejido de una sección de tejido. Los ejemplos de diferentes superficies de escisión se describen con más detalle con referencia a la figura 58B. Las clavijas 5825 se pueden revestir con una sustancia (no se muestra) para facilitar la adherencia del tejido a las clavijas 5825. En un ejemplo, las clavijas 5825 se pueden revestir con polilisina. En otro ejemplo, las clavijas 5825 se revisten con un material adhesivo. En otro ejemplo más, las clavijas 5825 se revisten con PAZAM. El sustrato 5820 también incluye orificios de alineación 5835. En este ejemplo, se muestran dos orificios de alineación 5835, pero se puede usar cualquier número de orificios de alineación 5835. Los orificios de alineación 5835 se utilizan para alinear la estructura de clavijas 5810 con el bloque de micropocillos 5815.Figure 58A illustrates a side view of an exemplary 5800 pin system for excision of tissue and preparation of a spatially directional nucleic acid library. The 5800 pin system includes a 5810 pin structure and a 5815 microwell block. The 5810 pin structure includes a 5820 substrate. In one example, the 5820 substrate is a glass substrate. Protruding from the substrate 5820 is an array of pins 5825. In one example, the pins 5825 are formed of a glass material. In one example, pins 5825 have a diameter of about 100 gm and a height of about 10 gm to about 20 gm. The spacing between the 5825 pins is approximately 100gm. At the end of each pin 5825 is an excision surface 5830. The excision surface 5830 may have any shape that facilitates removal of a tissue sample from a tissue section. Examples of different cleavage surfaces are described in more detail with reference to Fig. 58B. The 5825 pins may be coated with a substance (not shown) to facilitate tissue adherence to the 5825 pins. In one example, the 5825 pins may be coated with polylysine. In another example, pins 5825 are coated with an adhesive material. In yet another example, 5825 pins are coated with PAZAM. The 5820 substrate also includes 5835 alignment holes. In this example, two 5835 alignment holes are shown, but any number of 5835 alignment holes can be used. The 5835 alignment holes are used to align the 5810 pin structure with the 5815 microwell block.

El bloque de micropocillos 5815 incluye un sustrato 5840. El sustrato 5840 incluye una matriz de micropocillos 5845. Los micropocillos 5845 están dispuestos para alinearse con las clavijas 5825 en la estructura de clavijas 5810. Los micropocillos 5845 se cargan con una cantidad de una mezcla de reacción bioquímica 5850. En varias realizaciones, la mezcla de reacción bioquímica 5850 incluye oligonucleótidos de captura con dirección espacial para dirigirse y marcar ácidos nucleicos en una muestra de tejido. Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial (no se muestra) en la mezcla de reacción bioquímica 5850 incluyen una secuencia de dirección espacial que es exclusiva para cada micropocillo 5845. En algunas realizaciones, la mezcla de reacción bioquímica 5850 incluye oligonucleótidos de captura con dirección espacial, transcriptasa inversa y componentes de reacción para sintetizar ADNc a partir de ARN diana en una muestra de tejido. En algunas realizaciones, la mezcla de reacción bioquímica 5850 incluye oligonucleótidos de captura, ADN polimerasa y componentes de reacción con dirección espacial para producir múltiples amplicones de ADN genómico a partir de genes diana en una muestra de tejido. En algunas realizaciones, la mezcla de reacción bioquímica 5850 es una disolución de aproximadamente 1 ul en volumen. En algunas realizaciones, la mezcla de reacción bioquímica 5850 es una mezcla de reacción deshidratada o parte de la misma que se rehidrata antes de usar el bloque de micropocillos 5815. Los micropocillos 5845 con la mezcla de reacción bioquímica 5850 están cubiertos con una película perforable 5855, tal como una lámina. El bloque de micropocillos 5815 también incluye clavijas de alineación 5860. En este ejemplo, se muestran dos clavijas de alineación 5860, pero se puede usar cualquier número de clavijas de alineación 5860. El bloque de micropocillos 5815 se alinea con la estructura de clavijas 5810 ajustando las clavijas de alineación 5860 del bloque de micropocillos 5815 en los orificios de alineación 5835 de la estructura de clavijas 5810.The 5815 microwell block includes a 5840 substrate. The 5840 substrate includes an array of 5845 microwells. The 5845 microwells are arranged to align with the 5825 pins on the 5810 pin structure. The 5845 microwells are loaded with an amount of a mixture of 5850 biochemical reaction. In various embodiments, the 5850 biochemical reaction mixture includes spatially targeted capture oligonucleotides for targeting and labeling nucleic acids in a tissue sample. The spatially targeted capture oligonucleotides (not shown) in the 5850 biochemical reaction mix include a spatial targeting sequence that is unique to each 5845 microwell. In some embodiments, the 5850 biochemical reaction mix includes spatially targeted capture oligonucleotides , reverse transcriptase, and reaction components to synthesize cDNA from target RNA in a tissue sample. In some embodiments, the 5850 biochemical reaction mix includes capture oligonucleotides, DNA polymerase, and spatially directed reaction components to produce multiple genomic DNA amplicons from target genes in a tissue sample. In some embodiments, the 5850 biochemical reaction mixture is a solution of approximately 1 ul by volume. In some embodiments, the 5850 biochemical reaction mixture is a dehydrated reaction mixture or part thereof that is rehydrated before using the 5815 microwell block. The 5845 microwells with the 5850 biochemical reaction mixture are covered with a 5855 pierceable film. , just like a sheet. The 5815 microwell block also includes 5860 alignment pins. In this example, two 5860 alignment pins are shown, but any number of 5860 alignment pins can be used. The 5815 microwell block aligns with the 5810 pin structure by adjusting the alignment pins 5860 of the microwell block 5815 into the alignment holes 5835 of the pin frame 5810.

La figura 58B ilustra ejemplos de diferentes superficies de escisión 5830 para las clavijas 5825 sobre la estructura de clavijas 5810 de la figura 58A. En un ejemplo, la superficie de escisión 5830a tiene forma cóncava. En otro ejemplo, la superficie de escisión 5830b tiene forma de "v". En otro ejemplo más, la superficie de escisión 5830c tiene una forma de borde dentado relativamente poco profundo. En otro ejemplo más, la superficie de escisión 5830d tiene una forma de borde dentado relativamente profundo.Figure 58B illustrates examples of different cleavage surfaces 5830 for pins 5825 on pin structure 5810 of Figure 58A. In one example, cleavage surface 5830a is concave in shape. In another example, cleavage surface 5830b is "v" shaped. In yet another example, cleavage surface 5830c has a relatively shallow jagged edge shape. In yet another example, cleavage surface 5830d has a relatively deep jagged edge shape.

La figura 59 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 5900 para capturar ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando el sistema de clavijas 5800 de la figura 58A para la preparación de una biblioteca de secuenciación. En este ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se usa como una estructura de clavijas "táctil" para ponerse en contacto con una sección de tejido montada sobre un sustrato sólido y extraer muestras de tejido para su posterior traslado al bloque de micropocillos 5815 para la captura de ácidos nucleicos. El método 5900 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 59 illustrates a flow diagram of an example of a 5900 method for capturing nucleic acids from a tissue section using the 5800 pin system of Figure 58A for preparation of a sequencing library. In this example, the 5810 pin structure is used as a "touch" pin structure to contact a tissue section mounted on a solid substrate and extract tissue samples for subsequent transfer to the 5815 microwell block for capture. of nucleic acids. The 5900 method includes, but is not limited to the following steps.

En la etapa 5910, se recogen muestras de tejido procedentes de una sección de tejido utilizando la estructura de clavijas 5810. Por ejemplo, una sección de tejido sobre un portaobjetos de vidrio se pone en contacto con clavijas 5825 de modo que la muestra de tejido se adhiere a las superficies de escisión 5830. A medida que se retira la estructura de clavijas 5810 de la superficie de la sección de tejido, se extraen muestras de tejido adherentes de la sección de tejido. En un ejemplo, la sección de tejido es una sección de tejido FFPE semipermeabilizada.At step 5910, tissue samples are collected from a tissue section using pin structure 5810. For example, a tissue section on a glass slide is contacted with pins 5825 such that the tissue sample is adheres to excision surfaces 5830. As the pin structure 5810 is removed from the surface of the tissue section, adherent tissue samples are removed from the tissue section. In one example, the fabric section is a semi-permeable FFPE fabric section.

En una etapa 5915, la estructura de clavijas 5810 que tiene muestras de tejido sobre ella se traslada al bloque de micropocillos 5815. Por ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se alinea y se acopla al bloque de micropocillos 5815. Al hacerlo, se rompe la película perforable 5855 y las clavijas 5825 que tienen las muestras de tejido sobre ellas se sumergen en la mezcla de reacción bioquímica 5850 dentro de los micropocillos 5845.In a step 5915, the pin structure 5810 having tissue samples on it is moved to the microwell block 5815. For example, the pin structure 5810 aligns and engages the microwell block 5815. In doing so, the 5855 pierceable film and 5825 pins that have the tissue samples on them are immersed in the 5850 biochemical reaction mix within the 5845 microwells.

En una etapa 5920, en un período de incubación, se realiza la reacción bioquímica.In a step 5920, in an incubation period, the biochemical reaction is performed.

En una etapa 5925, la estructura de clavijas 5810 se retira del bloque de micropocillos 5815 y la mezcla de reacción bioquímica que tiene productos de reacción (por ejemplo, ADNc o amplicones de ADN genómico) se recoge de los micropocillos 5845.In a step 5925, the pin structure 5810 is removed from the microwell block 5815 and the biochemical reaction mixture having reaction products (eg, cDNA or genomic DNA amplicons) is collected from the microwells 5845.

En la etapa 5930, se prepara una biblioteca de secuenciación. At step 5930, a sequencing library is prepared.

La figura 60 ilustra vistas laterales del sistema de clavijas 5800 de la figura 58A y muestra gráficamente las etapas 5910 y 5915 del método 5900 de la figura 59. Concretamente, en la etapa 5910, una sección de tejido 6010 (por ejemplo, una sección de tejido FFPE) encima de un portaobjetos de vidrio 6015 se pone en contacto con la estructura de clavijas 5815 del sistema de clavijas 5800. El tejido en contacto con las superficies de escisión 5830 se adhiere a las clavijas 5825. A medida que la estructura de clavijas 5815 se retira de la superficie de la sección de tejido 6010, las muestras de tejido adherentes 6020 se retiran de la sección de tejido.Figure 60 illustrates side views of the pin system 5800 of Figure 58A and graphically shows steps 5910 and 5915 of the method 5900 of Figure 59. Specifically, at step 5910, a section of tissue 6010 (for example, a section of FFPE tissue) on top of a 6015 glass slide is brought into contact with the 5815 pin structure of the 5800 pin system. The tissue in contact with the 5830 excision surfaces adheres to the 5825 pins. 5815 is removed from the surface of the tissue section 6010, the adherent tissue samples 6020 are removed from the tissue section.

En la etapa 5915, la estructura de clavijas 5810 que tiene muestras de tejido 6020 sobre ella se traslada al bloque de micropocillos 5815. Por ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se alinea y se acopla al bloque de micropocillos 5815. Al hacerlo, se rompe la película perforable 5855 y las clavijas 5825 que tienen las muestras de tejido 6020 sobre las mismas se sumergen en la mezcla de reacción bioquímica 5850 dentro de los micropocillos 5845.At step 5915, the pin structure 5810 having tissue samples 6020 on it is moved to the microwell block 5815. For example, the pin structure 5810 aligns and engages the microwell block 5815. In doing so, it breaks pierceable film 5855 and pins 5825 having tissue samples 6020 thereon are immersed in biochemical reaction mixture 5850 within microwells 5845.

La figura 61 ilustra un diagrama de flujo de otro ejemplo de un método 6100 para capturar ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando el sistema de clavijas 5800 de la figura 58A para la preparación de una biblioteca de secuenciación. En este ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se usa como una estructura de clavijas de "empuje" para ponerse en contacto con una sección de tejido montada sobre un sustrato perforable y empujar las muestras de tejido directamente hacia el interior de los micropocillos 5845 para la captura de ácidos nucleicos. El método 6100 incluye, entre otros, las siguientes etapas.Figure 61 illustrates a flow chart of another example of a 6100 method for capturing nucleic acids from a tissue section using the 5800 pin system of Figure 58A for preparation of a sequencing library. In this example, the 5810 pin structure is used as a "push" pin structure to contact a tissue section mounted on a pierceable substrate and push tissue samples directly into the 5845 microwells for injection. nucleic acid capture. Method 6100 includes, but is not limited to, the following steps.

En una etapa 6110, se coloca una sección de tejido montada sobre un sustrato perforable sobre el bloque de micropocillos 5815, concretamente, encima de la película perforable 5855 del bloque de micropocillos 5815. En un ejemplo, la sección de tejido es una sección de tejido FFPE semipermeabilizada.In a step 6110, a tissue section mounted on a pierceable substrate is placed on the microwell block 5815, namely, on top of the pierceable film 5855 of the microwell block 5815. In one example, the tissue section is a tissue section Semi-permeabilized FFPE.

En una etapa 6115, la estructura de clavijas 5810 se traslada al bloque de micropocillos 5815. Por ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se alinea y se acopla al bloque de micropocillos 5815. Al hacerlo, tanto el sustrato perforable que tiene la sección de tejido sobre el mismo como la película perforable 5855 se rompen y las clavijas 5825 que tienen muestras de tejido sobre ellas se sumergen en la mezcla de reacción bioquímica 5850 dentro de los micropocillos 5845.In a step 6115, the pin structure 5810 is translated into the microwell block 5815. For example, the pin structure 5810 aligns and engages the microwell block 5815. In doing so, both the pierceable substrate having the tissue section on it as the 5855 pierceable film are torn and the 5825 pins having tissue samples on them are immersed in the 5850 biochemical reaction mixture within the 5845 microwells.

En una etapa 6120, en un período de incubación, se realiza la reacción bioquímica.In a step 6120, in an incubation period, the biochemical reaction is performed.

En una etapa 6125, la estructura de clavijas 5810 se retira del bloque de micropocillos 5815 y la mezcla de reacción bioquímica con los productos de reacción (por ejemplo, ADNc o amplicones de ADN genómico) en la misma se recoge de los micropocillos 5845.In a step 6125, the 5810 pin structure is removed from the 5815 microwell block and the biochemical reaction mixture with the reaction products (eg, cDNA or genomic DNA amplicons) therein is collected from the 5845 microwells.

En la etapa 6130, se prepara una biblioteca de secuenciación.At step 6130, a sequencing library is prepared.

La figura 62 ilustra vistas laterales del sistema de clavijas 5800 de la figura 58A y muestra gráficamente las etapas 6110 y 6115 del método 6100 de la figura 61. Concretamente, en la etapa 6110, una sección de tejido 6210 (por ejemplo, una sección de tejido FFPE) montada sobre un sustrato perforable 6215 se coloca encima del bloque de micropocillos 5815. En la etapa 6115, la estructura de clavijas 5810 se traslada al bloque de micropocillos 5815. Por ejemplo, la estructura de clavijas 5810 se alinea y se acopla al bloque de micropocillos 5815. Al hacerlo, el sustrato perforable 6215 que tiene una sección de tejido 6210 sobre el mismo y la película perforable 5855 se rompen ambos y las clavijas 5825 que tienen las muestras de tejido 6225 sobre ellas se sumergen en la mezcla de reacción bioquímica 5850 dentro de los micropocillos 5845.Figure 62 illustrates side views of the pin system 5800 of Figure 58A and graphically shows steps 6110 and 6115 of the method 6100 of Figure 61. Specifically, at step 6110, a section of tissue 6210 (for example, a section of FFPE fabric) mounted on a pierceable substrate 6215 is placed on top of the 5815 microwell block. At step 6115, the 5810 pin structure is moved to the 5815 microwell block. 5815 microwell block. In doing so, the 6215 pierceable substrate that has a 6210 tissue section on it and the 5855 pierceable film are both broken and the 5825 pins that have the 6225 tissue samples on them are immersed in the reaction mixture 5850 biochemistry within the 5845 microwells.

La figura 63 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de "microrreactor" capilar 6300 para la captura de ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido para la preparación de una biblioteca de ácidos nucleicos con direcciones espaciales. El sistema de microrreactor capilar 6300 incluye una pluralidad de tubos capilares 6310. En una realización, los tubos capilares 6310 pueden usarse individualmente para recolectar y procesar una muestra o pueden agruparse en una matriz y usarse como una unidad. En este ejemplo, se muestran 4 tubos capilares 6310, pero se puede usar cualquier número de tubos capilares 6310. Los tubos capilares 6310 tienen un extremo de contacto con la muestra 6315 y un extremo de no contacto 6320. El extremo de contacto con la muestra 6315 de cada tubo capilar 6310 incluye una pequeña protuberancia 6325. En un ejemplo, los tubos capilares 6310 tienen aproximadamente 100 gm de diámetro. Secada en la superficie interna de cada tubo capilar 6310 hay una cantidad de oligonucleótidos de captura con dirección espacial (no se muestra) para dirigirse y marcar a los ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido. Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial (no se muestra) incluyen una secuencia de dirección espacial que es exclusiva para cada tubo capilar 6310. Los oligonucleótidos de captura con dirección espacial también incluyen una secuencia de captura para la captura de ácidos nucleicos (por ejemplo, ARN o ADN genómico) procedentes de una sección de tejido. La secuencia de captura puede ser, por ejemplo, una secuencia de captura específica de gen o una secuencia de captura universal.Figure 63 illustrates a perspective view of a 6300 capillary "microreactor" system for capturing nucleic acids from a tissue section for the preparation of a spatially addressed nucleic acid library. The 6300 capillary microreactor system includes a plurality of 6310 capillary tubes. In one embodiment, the 6310 capillary tubes may be used individually to collect and process a sample or may be arrayed and used as a unit. In this example, 4 6310 capillary tubes are shown, but any number of 6310 capillary tubes can be used. The 6310 capillary tubes have a 6315 sample contact end and a 6320 non-contact end. The sample contact end 6315 of each capillary tube 6310 includes a small protrusion 6325. In one example, the capillary tubes 6310 are approximately 100 gm in diameter. Dried on the inner surface of each 6310 capillary tube is a number of spatially directed capture oligonucleotides (not shown) for targeting and labeling nucleic acids from a tissue section. Spatially addressed capture oligonucleotides (not shown) include a spatially addressed sequence that is unique to each 6310 capillary. Spatially addressed capture oligonucleotides also include a capture sequence for capturing nucleic acids (eg, RNA or genomic DNA) from a section of tissue. The capture sequence may be, for example, a gene-specific capture sequence or a universal capture sequence.

En el momento de uso, los tubos capilares 6310 se rellenan con una disolución de reacción bioquímica 6330. En un ejemplo, los tubos capilares 6310 se rellenan con la disolución de reacción bioquímica 6330 mediante "mechas" o acción capilar. En algunas realizaciones, la disolución de reacción bioquímica 6330 incluye transcriptasa inversa y componentes de reacción para sintetizar ADNc a partir de ARN diana en una muestra de tejido. En algunas realizaciones, la disolución de reacción bioquímica 6330 incluye ADN polimerasa y componentes de reacción para producir amplicones de ADN genómico a partir de genes diana en una muestra de tejido. At the time of use, the 6310 capillary tubes are filled with a 6330 biochemical reaction solution. In one example, the 6310 capillary tubes are filled with the 6330 biochemical reaction solution by "wicking" or capillary action. In some embodiments, the 6330 biochemical reaction solution includes reverse transcriptase and reaction components for synthesizing cDNA from target RNA in a tissue sample. In some embodiments, the 6330 biochemical reaction solution includes DNA polymerase and reaction components for producing genomic DNA amplicons from target genes in a tissue sample.

Los tubos capilares 6310 se "estampan" y se prensan sobre una sección de tejido 6335 montada sobre un sustrato 6340. En un ejemplo, la sección de tejido 6335 es una sección de tejido FFPE semipermeabilizada. A medida que los tubos capilares 6310 se prensan sobre la sección de tejido 6335, se presiona una muestra de tejido hacia el tubo capilar 6310 a través de la protuberancia 6325. En algunas realizaciones, se coloca un sustrato inerte (no se muestra) entre la sección de tejido 6335 y el sustrato 6340. El sustrato inerte es utilizado para sellar los extremos de contacto con la muestra 6315 de los tubos capilares 6310.The 6310 capillary tubes are "stamped" and pressed onto a 6335 fabric section mounted on a 6340 substrate. In one example, the 6335 fabric section is a semi-permeabilized FFPE fabric section. As the 6310 capillary tubes are pressed onto the 6335 tissue section, a tissue sample is pressed into the 6310 capillary tube through the 6325 protrusion. In some embodiments, an inert substrate (not shown) is placed between the 6310 capillary tube. 6335 tissue section and 6340 substrate. The inert substrate is used to seal the 6315 sample contact ends of the 6310 capillary tubes.

La figura 64 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 6400 de captura de ácidos nucleicos procedentes de una sección de tejido usando el sistema de microrreactor capilar 6300 de la figura 63 para la preparación de una biblioteca de secuenciación. El método 6400 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figure 64 illustrates a flow chart of an exemplary method 6400 of capturing nucleic acids from a tissue section using the capillary microreactor system 6300 of Figure 63 for preparation of a sequencing library. Method 6400 includes, but is not limited to the following steps.

En una etapa 6410, en el momento de uso, la disolución de reacción bioquímica 6330 se carga mediante acción capilar en tubos capilares 6310.In a step 6410, at the time of use, the biochemical reaction solution 6330 is loaded by capillary action into capillary tubes 6310.

En una etapa 6415, los tubos capilares 6310 que tienen la disolución de reacción bioquímica 6330 en su interior se imprimen y se prensan sobre la sección de tejido 6335 montada sobre el sustrato 6340 para recoger muestras de tejido. In a step 6415, capillary tubes 6310 having biochemical reaction solution 6330 therein are printed and pressed onto tissue section 6335 mounted on substrate 6340 to collect tissue samples.

En una etapa 6420, los tubos capilares 6310 se retiran del sustrato 6340 y se sellan en el extremo de contacto con la muestra 6315 para evitar la evaporación. En algunas realizaciones, los tubos capilares 6310 se retiran del sustrato 6340 y los extremos de contacto con la muestra 6315 se estampan sobre un sustrato inerte para sellar contra la evaporación. En algunas realizaciones, se coloca un sustrato inerte entre la sección de tejido 6335 y el sustrato 6340. A medida que los tubos capilares 6310 se presionan sobre la sección de tejido 6335 y a través de esta, los extremos de contacto con la muestra 6315 se presionan hacia el interior del sustrato inerte y se sellan contra la evaporación. In a step 6420, the capillary tubes 6310 are withdrawn from the substrate 6340 and sealed at the end contacting the sample 6315 to prevent evaporation. In some embodiments, the capillary tubes 6310 are removed from the substrate 6340 and the sample contact ends 6315 are stamped onto an inert substrate to seal against evaporation. In some embodiments, an inert substrate is placed between the 6335 tissue section and the 6340 substrate. As the 6310 capillary tubes are pressed over and through the 6335 tissue section, the 6315 sample contact ends are pressed. into the inert substrate and seal against evaporation.

En una etapa 6425, los extremos de no contacto 6320 de los tubos capilares 6310 se sellan contra la evaporación. En algunas realizaciones, los extremos de no contacto 6320 están estampados sobre un sustrato inerte para sellar contra la evaporación.In a step 6425, the non-contacting ends 6320 of the capillary tubes 6310 are sealed against evaporation. In some embodiments, the non-contact ends 6320 are stamped onto an inert substrate to seal against evaporation.

En una etapa 6430, en un período de incubación, se realiza la reacción bioquímica.In a step 6430, in an incubation period, the biochemical reaction is performed.

En una etapa 6435, la disolución de reacción bioquímica con los productos de reacción (por ejemplo, ADNc o amplicones de ADN genómico) se recoge de los tubos capilares 6310 y se agrupa.In a step 6435, the biochemical reaction solution with the reaction products (eg, cDNA or genomic DNA amplicons) is collected from the capillary tubes 6310 and pooled.

En la etapa 6440, se prepara una biblioteca de secuenciación.At step 6440, a sequencing library is prepared.

4.9 Flujo de trabajo de ADN/ARN de secciones en serie4.9 Serial Sectioning DNA/RNA Workflow

Se puede usar un conjunto de oligonucleótidos cebadores aleatorios con dirección espacial en un flujo de trabajo de ADN/ARN en serie para la detección espacial y el análisis de ADN y ARN en una muestra de tejido. Por ejemplo, un oligonucleótido cebador aleatorio con dirección espacial puede incluir una secuencia de cebador aleatorio, una secuencia de dirección espacial, una secuencia de cebador de SBS y una marcador de biotina como se describe anteriormente para el cebador de PCR con dirección espacial 5100 de la figura 51. Un conjunto de oligonucleótidos cebadores aleatorios con dirección espacial se utiliza en una reacción de amplificación de a Dn genómico completo in situ para amplificar e indexar espacialmente el ADN en una sección en serie de la muestra de tejido. El ADN amplificado e indexado espacialmente se usa luego para generar una biblioteca de secuenciación. El mismo grupo de oligonucleótidos cebadores aleatorios con dirección espacial se usa en una reacción de RT in situ para sintetizar e indexar espacialmente el ADNc a partir del ARN en una segunda sección en serie de la muestra de tejido. El ADNc indexado espacialmente se usa luego para generar una segunda biblioteca de secuenciación. El flujo de trabajo combinado de ADN/ARN proporciona una mayor salida de datos de una sola muestra de tejido.A set of spatially directed random oligonucleotide primers can be used in a serial DNA/RNA workflow for spatial detection and analysis of DNA and RNA in a tissue sample. For example, a spatially directed random primer oligonucleotide may include a random primer sequence, a spatially directed sequence, an SBS primer sequence, and a biotin tag as described above for the 5100 spatially directed PCR primer of the Figure 51. A set of spatially directed random oligonucleotide primers is used in an in situ whole genomic Dn amplification reaction to amplify and spatially index the DNA in a serial section of the tissue sample. The amplified and spatially indexed DNA is then used to generate a sequencing library. The same set of spatially directed random oligonucleotide primers is used in an in situ RT reaction to synthesize and spatially index cDNA from RNA in a second serial section of the tissue sample. The spatially indexed cDNA is then used to generate a second sequencing library. The combined DNA/RNA workflow provides higher data output from a single tissue sample.

4.10 Accionador de gotitas configurado para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos4.10 Droplet Actuator Configured for Spatial Sensing and Nucleic Acid Analysis

La figura 65 ilustra una vista lateral de una parte del accionador de gotitas 6500 que está configurado para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido. El accionador de gotitas 6500 incluye un sustrato inferior 6510 que está separado de un sustrato superior 6515 por un espacio de actuación de gotitas 6520. Las actuaciones de gotitas se llevan a cabo en un espacio de actuaciones de gotitas 6520 sobre una superficie de actuaciones de gotitas. El sustrato inferior 6510 incluye una disposición de electrodos de actuación de gotitas 6525 (por ejemplo, electrodos de electrohumectación). Las actuaciones de gotitas se llevan a cabo encima de los electrodos de actuación de gotitas 6525 sobre una superficie de actuación de gotitas. El sustrato superior 6515 incluye un electrodo de referencia 6530. El sustrato superior 6515 también incluye un área rebajada 6535 que tiene el tamaño y la forma suficientes para acomodar una lámina de poros 6540. La lámina de poros 6540 se describe con más detalle con referencia a la figura 66. Asociada con área rebajada 6535 hay un electrodo de electroforesis 6545. El sustrato inferior 6510 incluye un electrodo de electroforesis correspondiente 6550. Los electrodos de electroforesis 6545 y 6550 están conectados a una fuente de voltaje 6555. La lámina de poros 6540, los electrodos de electroforesis 6545 y 6550 están configurados para la transferencia electroforética y la captura de ácidos nucleicos en una muestra de tejido de manera que se mantenga la orientación espacial. Además, la lámina de poros 6540 está instalada en el área rebajada 6535 de manera que hay una cierta cantidad de espacio 6536 entre la parte superior de la lámina de poros 6540 y el electrodo de electroforesis 6545. Figure 65 illustrates a side view of a portion of the 6500 droplet actuator that is configured for spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample. Droplet actuator 6500 includes a lower substrate 6510 that is separated from an upper substrate 6515 by a droplet actuation gap 6520. Droplet actuations are performed in a droplet actuation gap 6520 on a droplet actuation surface. . The lower substrate 6510 includes an array of droplet actuation electrodes 6525 (eg, electrowetting electrodes). Droplet actuations are carried out above droplet actuation electrodes 6525 on a droplet actuation surface. The upper substrate 6515 includes a reference electrode 6530. The upper substrate 6515 also includes a recessed area 6535 that is of sufficient size and shape to accommodate a 6540 pore sheet. The 6540 pore sheet is described in more detail with reference to Figure 66. Associated with recessed area 6535 is an electrophoresis electrode 6545. The lower substrate 6510 includes a corresponding electrophoresis electrode 6550. Electrophoresis electrodes 6545 and 6550 are connected to a voltage source 6555. The pore sheet 6540, Electrophoresis electrodes 6545 and 6550 are configured for electrophoretic transfer and capture of nucleic acids in a tissue sample in a manner that maintains spatial orientation. Also, the pore sheet 6540 is installed in the recessed area 6535 so that there is a certain amount of space 6536 between the top of the pore sheet 6540 and the electrophoresis electrode 6545.

Una capa hidrófoba 6560 está dispuesta sobre la superficie del sustrato superior 6515 que está frente al espacio de actuaciones de gotitas 6520. De manera similar, otra capa hidrófoba 6565 está dispuesta sobre la superficie del sustrato inferior 5610 que está frente al espacio de actuaciones de gotitas 6520.A hydrophobic layer 6560 is disposed on the upper substrate surface 6515 facing the droplet performance space 6520. Similarly, another hydrophobic layer 6565 is disposed on the lower substrate surface 5610 facing the droplet performance space. 6520.

La figura 66 ilustra una vista lateral de la lámina de poros 6540 del accionador de gotitas 6500 de la figura 65. La lámina de poros 6540 incluye un sustrato 6610 que tiene una superficie superior 6615 y una superficie inferior 6620. El sustrato 6610 incluye una matriz de poros 6625. Los poros 6625 son orificios pasantes (por ejemplo, microporos) en el sustrato 6610 que se extienden a través del sustrato 6610 desde la superficie superior 6615 hasta la superficie inferior 6620. Cada poro 6625 se rellena con un gel o una disolución o una matriz de reacción que incluye una pluralidad sondas de capturas con direcciones espaciales exclusivas (no se muestra). Cada dirección espacial corresponde a la posición de las sondas de captura sobre la lámina de poros 6540. La posición de cada poro 6625 puede correlacionarse con una posición en una muestra de tejido. La superficie inferior 6620 del sustrato 6610 puede incluir una capa hidrófoba (no se muestra) para facilitar el transporte de una gotita a la lámina de poros 6540 y lejos de la lámina de poros 6540.Figure 66 illustrates a side view of the pore sheet 6540 of the droplet actuator 6500 of Figure 65. The pore sheet 6540 includes a substrate 6610 having a top surface 6615 and a bottom surface 6620. The substrate 6610 includes a matrix of pores 6625. The pores 6625 are through holes (e.g., micropores) in the substrate 6610 that extend through the substrate 6610 from the top surface 6615 to the bottom surface 6620. Each pore 6625 is filled with a gel or solution. or a reaction matrix including a plurality of capture probes with unique spatial addresses (not shown). Each spatial direction corresponds to the position of the capture probes on the sheet of pores 6540. The position of each pore 6625 can be correlated to a position in a tissue sample. Lower surface 6620 of substrate 6610 may include a hydrophobic layer (not shown) to facilitate transport of a droplet into pore sheet 6540 and away from pore sheet 6540.

Las figuras 67A y 67B ilustran vistas laterales del accionador de gotitas 6500 de la figura 65 y muestran un proceso 6700 de aislamiento de un ácido nucleico en una muestra de tejido para la detección y el análisis espacial. El proceso 6700 es un ejemplo de un protocolo de aislamiento de ácidos nucleicos en el que los ácidos nucleicos de una muestra de tejido se transfieren electroforéticamente a una matriz de microporos que contiene sondas de captura con direcciones espaciales exclusivas, son marcados con la secuencia de dirección espacial exclusiva y son transferidos a una gotita para su posterior procesamiento. en el accionador de gotitas. El proceso 6700 incluye, pero no se limita a las siguientes etapas.Figures 67A and 67B illustrate side views of the droplet actuator 6500 of Figure 65 and show a process 6700 of isolating a nucleic acid in a tissue sample for detection and spatial analysis. The 6700 process is an example of a nucleic acid isolation protocol in which nucleic acids from a tissue sample are electrophoretically transferred to a micropore array containing capture probes with unique spatial addresses, labeled with the targeting sequence spatially exclusive and transferred to a droplet for further processing. on the droplet actuator. The 6700 process includes, but is not limited to the following steps.

En una etapa y con referencia ahora a la figura 67A, una muestra de tejido 6710 montada sobre un sustrato de muestra 6715 se coloca en el área rebajada 6535; concretamente, en el espacio 6536 encima de la lámina de poros 6540. En un ejemplo, la muestra de tejido 6710 es una sección de tejido FFPE. En un ejemplo, la muestra de tejido 6710 se coloca directamente sobre la superficie de la lámina de poros 6540. En otro ejemplo, la muestra de tejido 6710 se coloca sobre una sustancia (no se muestra) como un gel o una capa fina de tampón que separa la muestra de tejido 6710 de la lámina de poros 6540 para facilitar la transferencia electroforética de los ácidos nucleicos desde la muestra de tejido 6710 a la lámina de poros 6540. Una gotita 6720 se transporta usando actuaciones de gotitas a un electrodo de actuación de gotitas concreto 6525 alineado con la lámina de poro 6540. Se aplica un voltaje desde la fuente de voltaje 6555 a los electrodos de electroforesis 6545 y 6550, creando un campo eléctrico. En presencia del campo eléctrico, una pluralidad de ácidos nucleicos 6725 se transfieren desde la muestra de tejido 6710 hacia el interior de los poros 6625 de la lámina de poros 6540. El ácido nucleico 6725 en cada poro 6625 de la lámina de poros 6540 está marcado con una secuencia de dirección espacial (no se muestra) que corresponde a la posición de cada poro 6625 sobre la lámina de poros 6540.In one step and referring now to Fig. 67A, a tissue sample 6710 mounted on a sample substrate 6715 is placed in recessed area 6535; specifically, in space 6536 above pore sheet 6540. In one example, fabric sample 6710 is a section of FFPE fabric. In one example, the 6710 tissue sample is placed directly on the surface of the 6540 pore sheet. In another example, the 6710 tissue sample is placed on top of a substance (not shown) such as a gel or a thin layer of tampon separating the 6710 tissue sample from the 6540 pore sheet to facilitate the electrophoretic transfer of nucleic acids from the 6710 tissue sample to the 6540 pore sheet. concrete droplets 6525 aligned with pore sheet 6540. A voltage is applied from voltage source 6555 to electrophoresis electrodes 6545 and 6550, creating an electric field. In the presence of the electric field, a plurality of 6725 nucleic acids are transferred from the tissue sample 6710 into the pores 6625 of the pore sheet 6540. The 6725 nucleic acid in each pore 6625 of the pore sheet 6540 is labeled with a spatial address sequence (not shown) corresponding to the position of each pore 6625 on the sheet of pores 6540.

En otra etapa y con referencia ahora a la figura 67B, después de un período de tiempo suficiente para la captura de los ácidos nucleicos 6725 sobre sondas de captura con direcciones espaciales contenidas en cada poro 6625, los ácidos nucleicos 6725 se transfieren electroforéticamente hacia el interior de la gotita 6720. La gotita 6720 con ácidos nucleicos marcados 6725 en su interior se transporta utilizando actuaciones de gotitas fuera de la lámina de poros 6540 para las etapas de procesamiento posteriores en el accionador de gotitas 6500. Por ejemplo, el accionador de gotitas 6500 puede incluir una zona de reacción (no se muestra) para realizar las etapas de procesamiento en un protocolo de preparación de una biblioteca de secuenciación (por ejemplo, transcripción inversa de ARN a ADNc, digestión con exonucleasa I, amplificación por PCR y preparación de bibliotecas Nextera). El accionador de gotitas 6500 también puede incluir una zona de secuenciación (no se muestra) para realizar un protocolo de secuenciación de ADN (por ejemplo, un protocolo SBS). La zona de secuenciación puede ser, por ejemplo, una celda de flujo de secuenciación.In another step and referring now to FIG. 67B, after a period of time sufficient for the 6725 nucleic acids to be captured on spatially directional capture probes contained in each 6625 pore, the 6725 nucleic acids are electrophoretically transferred into of the 6720 droplet. The 6720 droplet with 6725 labeled nucleic acids within it is transported using droplet actuations out of the 6540 pore sheet for downstream processing steps in the 6500 droplet actuator. For example, the 6500 droplet actuator may include a reaction zone (not shown) for performing the processing steps in a sequencing library preparation protocol (e.g., reverse transcription of RNA to cDNA, exonuclease I digestion, PCR amplification, and library preparation Nextera). Droplet actuator 6500 may also include a sequencing zone (not shown) for performing a DNA sequencing protocol (eg, an SBS protocol). The sequencing zone may be, for example, a sequencing flow cell.

4.11 Perfiles de tejidos espaciales basados en la tagmentación de ADN4.11 Spatial tissue profiles based on DNA tagmentation

La "tagmentación", tal como se usa en este documento, es un proceso de fragmentación y marcaje mediado por transposasa. La tagmentación implica a menudo la modificación del ADN mediante un complejo de transposoma que comprende una enzima transposasa complejada con adaptadores que comprenden una secuencia terminal de transposón. La tagmentación da como resultado la fragmentación simultánea del ADN y el acoplamiento de los adaptadores a los extremos 5' de ambas hebras de fragmentos de dúplex de ADN."Tagmentation" as used herein is a transposase-mediated cleavage and labeling process. Tagmentation often involves the modification of DNA by a transposome complex comprising a transposase enzyme complexed with adapters comprising a terminal transposon sequence. Tagmentation results in the simultaneous fragmentation of the DNA and coupling of the adapters to the 5' ends of both strands of DNA duplex fragments.

Esta descripción se basa, en parte, en la constatación de que la tagmentación se puede utilizar de forma eficaz para buscar las direcciones espaciales de ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido sobre una matriz de captura. This description is based, in part, on the realization that tagmentation can be used effectively to search for the spatial directions of nucleic acids from a tissue sample on a capture matrix.

La figura 68 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un método 6800 de obtención del perfil del ADN genómico en una muestra de tejido usando la tagmentación del ADN. En este ejemplo, el método 6800 se utiliza para obtener el perfil de las SNV de interés en el ADN genómico. El método 6800 puede comprender, pero no se limita a algunas o todas las siguientes etapas.Figure 68 illustrates a flow diagram of an example of a 6800 method of profiling genomic DNA in a tissue sample using DNA tagmentation. In this example, the 6800 method is used to profile the SNVs of interest in genomic DNA. Method 6800 may comprise, but is not limited to some or all of the following steps.

En la etapa 6810, se imprime un sustrato de vidrio con oligonucleótidos con dirección espacial para formar una serie de características espaciales. En algunas realizaciones, los oligonucleótidos con dirección espacial pueden imprimirse sobre un cubreobjetos de 2 cm x 2 cm para formar una matriz de características espaciales que tienen 100 pm de diámetro con una altura de 35 pm. En algunas realizaciones, los oligonucleótidos con dirección espacial se pueden imprimir en micropocillos formados sobre la superficie de un portaobjetos de vidrio. Los oligonucleótidos con dirección espacial se pueden imprimir sobre un cubreobjetos o portaobjetos de vidrio usando, por ejemplo, tecnologías de impresión disponibles en el mercado. Los oligonucleótidos con dirección espacial pueden comprender una secuencia de conector, una secuencia de cebador de SBS, una secuencia de dirección espacial y una secuencia Mosaic End (ME) de 19 pb como se describe con más detalle con referencia a la figura 69A. En algunas realizaciones, la secuencia ME es una secuencia de reconocimiento de transposasa Tn5. En algunas realizaciones, la secuencia ME es una secuencia de reconocimiento de transposasa Mu. Los oligonucleótidos con dirección espacial pueden comprender además una modificación en el extremo 5' de la molécula para la unión reversible al cubreobjetos. En algunas realizaciones, los oligonucleótidos con dirección espacial pueden comprender una modificación de disulfuro 5' como se describe para la sonda de captura con dirección espacial 3100 del proceso 3200 de las figuras 32A, 32B y 32C. En algunas realizaciones, los cebadores de PCR con dirección espacial pueden incluir un conector fotoescindible 5' como se describe para la sonda de captura con dirección espacial 3100 del proceso 3300 de las figuras 33A, 33B y 33C. In step 6810, a glass substrate is printed with spatially targeted oligonucleotides to form an array of spatial features. In some embodiments, spatially targeted oligonucleotides can be printed onto a 2 cm x 2 cm coverslip to form an array of spatial features that are 100 µm in diameter with a height of 35 µm. In some embodiments, spatially directional oligonucleotides can be print in microwells formed on the surface of a glass slide. Spatially addressed oligonucleotides can be printed onto a coverslip or glass slide using, for example, commercially available printing technologies. Spatially targeted oligonucleotides may comprise a linker sequence, an SBS primer sequence, a spatial targeting sequence, and a 19 bp Mosaic End (ME) sequence as described in more detail with reference to Figure 69A. In some embodiments, the ME sequence is a Tn5 transposase recognition sequence. In some embodiments, the ME sequence is a Mu transposase recognition sequence. Spatially targeted oligonucleotides may further comprise a modification at the 5' end of the molecule for reversible attachment to the coverslip. In some embodiments, the spatially directed oligonucleotides may comprise a 5' disulfide modification as described for the spatially directed capture probe 3100 of process 3200 of Figures 32A, 32B, and 32C. In some embodiments, the spatially targeted PCR primers may include a 5' photoscleavable linker as described for the spatially targeted capture probe 3100 of process 3300 of Figures 33A, 33B, and 33C.

En la etapa 6815, una secuencia de oligonucleótido de complemento inverso se hibrida con la secuencia de ME para formar una región de ADN bicatenario.At step 6815, a reverse complement oligonucleotide sequence anneals to the EM sequence to form a region of double-stranded DNA.

En la etapa 6820, se añade una disolución de enzima transposasa sobre la superficie de la matriz de oligonucleótidos con dirección espacial para formar un homodímero de transposoma en cada región del ADN bicatenario. En algunas realizaciones, la disolución de enzima transposasa comprende Tn5. En algunas realizaciones, la disolución de enzima transposasa comprende Mu.At step 6820, a transposase enzyme solution is added onto the surface of the spatially directed oligonucleotide array to form a transposome homodimer in each region of the double-stranded DNA. In some embodiments, the transposase enzyme solution comprises Tn5. In some embodiments, the transposase enzyme solution comprises Mu.

En una etapa 6825, se coloca una sección de tejido sobre la matriz, de modo que la superficie del sustrato de la matriz con los oligonucleótidos con dirección espacial y los homodímeros de transposoma sobre los mismos esté en contacto con la sección de tejido. En un ejemplo, la sección de tejido es una sección de tejido FFPE.In a step 6825, a tissue section is placed on the array such that the substrate surface of the array with the spatially directed oligonucleotides and transposome homodimers thereon is in contact with the tissue section. In one example, the fabric section is an FFPE fabric section.

En la etapa 6830, el ADN bicatenario se tagmenta con un complejo de transposoma. Los métodos, composiciones y kits para tratar ácidos nucleicos y, en particular, los métodos y composiciones para fragmentar y marcar ADN utilizando composiciones de transposones se describen en detalle, por ejemplo, en los documentos US2010/0120098 y US2011/0287435.At step 6830, the double-stranded DNA is tagmented with a transposome complex. Methods, compositions, and kits for treating nucleic acids, and in particular methods and compositions for fragmenting and labeling DNA using transposon compositions, are described in detail, for example, in US2010/0120098 and US2011/0287435.

En la etapa 6835, el ADN tagmentado se amplifica usando un cebador específico de gen y un cebador universal que incluye una región complementaria con la secuencia del cebador de SBS para generar una biblioteca de ADN genómico tagmentado.At step 6835, the tagged DNA is amplified using a gene-specific primer and a universal primer that includes a region complementary to the SBS primer sequence to generate a library of tagged genomic DNA.

En la etapa 6840, se secuencia la biblioteca de ADN genómico tagmentado.At step 6840, the tagmented genomic DNA library is sequenced.

Las figuras 69A, 69B y 69C ilustran las etapas del método 6800 de la figura 68. En la etapa 6810 (ver figura 69A), se imprime una superficie de matriz 6910 con oligonucleótidos 6915 con dirección espacial para la indexación espacial y la tagmentación del ADN genómico completo. En este ejemplo, se muestra un único oligonucleótido con dirección espacial 6915, pero se puede inmovilizar cualquier número de oligonucleótidos 6915 sobre la superficie de la matriz 6010.El oligonucleótido con dirección espacial 6015 incluye una región de conector 6920, una región de cebador de SBS 6925, una región de dirección espacial 6930, y una región ME 6935. La región de dirección espacial 6930 comprende una secuencia exclusiva para cada sitio de captura (característica espacial) sobre una matriz. La secuencia ME de 19 pb de la región ME 6935 o el extremo de transposón se describen en detalle, por ejemplo, en los documentos US2010/0120098 y US2011/0287435. Los métodos, composiciones y kits para tratar ácidos nucleicos y, en particular, los métodos y composiciones para fragmentar y marcar ADN usando composiciones de transposones se describen en detalle, por ejemplo, en los documentos US2010/0120098 y US2011/0287435.Figures 69A, 69B, and 69C illustrate the steps of the 6800 method of Figure 68. At step 6810 (see Figure 69A), a 6910 array surface is printed with spatially addressed 6915 oligonucleotides for spatial indexing and DNA tagmentation. full genome. In this example, a single 6915 spatial address oligonucleotide is shown, but any number of 6915 oligonucleotides can be immobilized on the surface of the 6010 array. The 6015 spatial address oligonucleotide includes a 6920 linker region, an SBS primer region 6925 spatial address region, a 6930 spatial address region, and a 6935 ME region. The 6930 spatial address region comprises a unique sequence for each capture site (spatial feature) on an array. The 19 bp ME sequence of the ME 6935 region or transposon end is described in detail, for example, in US2010/0120098 and US2011/0287435. Methods, compositions, and kits for treating nucleic acids, and in particular methods and compositions for fragmenting and labeling DNA using transposon compositions, are described in detail, for example, in US2010/0120098 and US2011/0287435.

La región de conector 6920 en este ejemplo comprende una secuencia escindible que se puede usar para liberar el ácido nucleico capturado de la superficie de la matriz 6910 de manera que la región de dirección espacial 6930 esté incluida en el ácido nucleico liberado y el ácido nucleico esté "tagmentado". La región de cebador de SBS 6925 comprende una secuencia del cebador de SBS (por ejemplo, SBS12 o SBS3) que se puede usar en un proceso de secuenciación por síntesis (SBS). La región de cebador de SBS 6925 también se puede usar en una reacción de amplificación para generar una biblioteca de secuenciación como se describe con más detalle con referencia a la figura 12 y la figura 13.The 6920 linker region in this example comprises a cleavable sequence that can be used to release the captured nucleic acid from the surface of the 6910 array such that the 6930 spatial address region is included in the released nucleic acid and the nucleic acid is "tagmented". The SBS 6925 primer region comprises an SBS primer sequence (eg, SBS12 or SBS3) that can be used in a sequencing-by-synthesis (SBS) process. The SBS 6925 primer region can also be used in an amplification reaction to generate a sequencing library as described in more detail with reference to Figure 12 and Figure 13.

En la etapa 6815 (ver figura 69A), una secuencia de complemento inverso ME 6940 se hibrida con la región ME 6935. At step 6815 (see Figure 69A), an ME 6940 reverse complement sequence hybridizes to the ME 6935 region.

En la etapa 6820 (véase la figura 69B), se añade una disolución de enzima transposasa (no se muestra) sobre la superficie de la matriz 6910 para formar un homodímero de transposoma 6945 en cada región de ADN bicatenario. En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Mu y la transposasa es la transposasa Mu. En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Tn5 y la transposasa es la transposasa Tn5.At step 6820 (see Figure 69B), a transposase enzyme solution (not shown) is added onto the surface of the 6910 array to form a 6945 transposome homodimer in each region of double-stranded DNA. In some embodiments, the transposome ends comprise Mu transposome ends and the transposase is Mu transposase. In some embodiments, the transposome ends comprise Tn5 transposome ends and the transposase is Tn5 transposase.

En la etapa 6825 (ver figura 69B), se coloca una sección de tejido 6950 encima de la superficie de la matriz 6910 de manera que los oligonucleótidos con direcciones espaciales 6915 y los homodímeros 6945 del transposoma sobre los mismos estén en contacto con la sección de tejido 6950. En algunas realizaciones, la sección de tejido 6950 es una sección de tejido FFPE. La sección de tejido 6950 incluye una célula 6955. La célula 6955 incluye una molécula de ADN genómico 6960. La molécula de ADN genómico 6960 puede incluir una variación de un solo nucleótido (SNV) 6965. At step 6825 (see Figure 69B), a 6950 tissue section is placed on top of the 6910 matrix surface such that the 6915 spatially directional oligonucleotides and the 6945 transposome homodimers thereon are in contact with the tissue section. 6950 fabric. In some embodiments, the 6950 fabric section is an FFPE fabric section. The 6950 tissue section includes a 6955 cell. The 6955 cell includes a DNA molecule genomic 6960. The genomic 6960 DNA molecule may include a single nucleotide variation (SNV) 6965.

En la etapa 6830 (ver figura 69C), se tagmenta el ADN genómico 6960. Por ejemplo, el ADN genómico 6960 está tagmentado de manera que la SNV 6965 esté "A" cadena arriba de un acontecimiento de tagmentación o "B" cadena abajo de un acontecimiento de tagmentación.At step 6830 (see Figure 69C), the 6960 genomic DNA is tagmented. For example, the 6960 genomic DNA is tagmented such that SNV 6965 is "A" upstream of a tagmentation event or "B" downstream of a tagmentation event. a tagmentation event.

En la etapa 6835 (ver figura 69C), se amplifica el ADN genómico 6960 marcado. Por ejemplo, si la SNV 6965 está "A" cadena arriba de un acontecimiento de tagmentación, el ADN genómico 6960 se amplifica usando un cebador específico de gen 6970 y un cebador universal 6975 que incluye una región complementaria con la región de cebador de SBS 6925. Si la SNV 6965 está "B" cadena abajo de un acontecimiento de tagmentación, el ADN genómico 6960 se amplifica usando un cebador específico de gen 6980 y el cebador universal 6975.At step 6835 (see Figure 69C), the labeled 6960 genomic DNA is amplified. For example, if SNV 6965 is "A" upstream of a tagmentation event, 6960 genomic DNA is amplified using a 6970 gene-specific primer and a 6975 universal primer that includes a region complementary to the SBS 6925 primer region. If SNV 6965 is "B" downstream of a tagmentation event, 6960 genomic DNA is amplified using a 6980 gene-specific primer and the 6975 universal primer.

En la etapa 6840 (no mostrada en las figuras 69A, 69B y 69C), se secuencia el producto de PCR.At step 6840 (not shown in Figures 69A, 69B and 69C), the PCR product is sequenced.

En otro aspecto, en la presente se proporciona una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende un sitio de captura que comprende una sonda de captura (por ejemplo, 6915) que comprende una región de dirección espacial (por ejemplo, 6930) y una región de extremo de transposón (TE) (por ejemplo, 6935). En algunas realizaciones, la sonda de captura comprende además una región escindible (por ejemplo, 6920) y una región de unión al cebador de SBS (por ejemplo, 6925). En algunas realizaciones, la región de extremo de transposón se hibrida con un oligonucleótido complementario inverso (por ejemplo, 6940) para formar una región de extremo de transposón bicatenario. En algunas realizaciones, la región TE comprende una secuencia ME.In another aspect, a capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising a capture site comprising a capture probe (eg, 6915) comprising a spatial address region (eg, 6930) and a transposon end (TE) region (eg, 6935). In some embodiments, the capture probe further comprises a cleavable region (eg, 6920) and an SBS primer binding region (eg, 6925). In some embodiments, the transposon end region is annealed to a reverse complementary oligonucleotide (eg, 6940) to form a double-stranded transposon end region. In some embodiments, the TE region comprises an ME sequence.

En algunas realizaciones, la matriz de captura comprende además una transposasa para formar un transposoma (por ejemplo, 6945).In some embodiments, the capture matrix further comprises a transposase to form a transposome (eg, 6945).

En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Mu y la transposasa es la transposasa Mu. En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Tn5 y la transposasa es la transposasa Tn5.In some embodiments, the transposome ends comprise Mu transposome ends and the transposase is Mu transposase. In some embodiments, the transposome ends comprise Tn5 transposome ends and the transposase is Tn5 transposase.

En otro aspecto, en la presente se proporciona un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende proporcionar una matriz de captura descrita en este documento. En algunas realizaciones, la matriz de captura comprende un sitio de captura que comprende una sonda de captura (por ejemplo, 6915) que comprende una región de dirección espacial (por ejemplo, 6930) y una región de extremo de transposón (TE) (por ejemplo, 6935). En algunas realizaciones, la sonda de captura comprende además una región escindible (por ejemplo, 6920) y una región de unión al cebador de SBS (por ejemplo, 6925).In another aspect, a method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample is provided herein, comprising providing a capture matrix described herein. In some embodiments, the capture array comprises a capture site comprising a capture probe (eg 6915) comprising a spatial address region (eg 6930) and a transposon end (TE) region (eg ). example, 6935). In some embodiments, the capture probe further comprises a cleavable region (eg, 6920) and an SBS primer binding region (eg, 6925).

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la matriz de captura con un oligonucleótido que es un complemento inverso de la región TE (por ejemplo, 6940) para formar una región de extremo de transposón bicatenario.In some embodiments, the method further comprises contacting the capture matrix with an oligonucleotide that is a reverse complement of the TE region (eg, 6940) to form a double-stranded transposon end region.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la matriz de captura con una transposasa para formar un transposoma (por ejemplo, 6945). En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Mu y la transposasa es la transposasa Mu. En algunas realizaciones, los extremos del transposoma comprenden extremos del transposoma Tn5 y la transposasa es la transposasa T n5. In some embodiments, the method further comprises contacting the capture matrix with a transposase to form a transposome (eg, 6945). In some embodiments, the transposome ends comprise Mu transposome ends and the transposase is Mu transposase. In some embodiments, the transposome ends comprise Tn5 transposome ends and the transposase is T n5 transposase.

En algunas realizaciones, el método comprende además poner en contacto la matriz de captura con una muestra de tejido de manera que la posición de un sitio de captura sobre la matriz pueda correlacionarse con una posición en la muestra de tejido; y permitir que se produzca una reacción de tagmentación entre el ADN genómico de la muestra de tejido y el transposoma en el sitio de captura. En algunas realizaciones, el ADN genómico comprende una SNV. In some embodiments, the method further comprises contacting the capture matrix with a tissue sample such that the position of a capture site on the matrix can be correlated to a position in the tissue sample; and allowing a tagmentation reaction to occur between the genomic DNA of the tissue sample and the transposome at the capture site. In some embodiments, the genomic DNA comprises an SNV.

En algunas realizaciones, el método comprende además analizar la secuencia del ADN tagmentado. En algunas realizaciones, la secuenciación del ADN tagmentado comprende realizar una reacción de secuenciación usando una combinación de un cebador específico de gen y un cebador universal. En algunas realizaciones, analizar la secuencia del ADN tagmentado comprende detectar la SNV.In some embodiments, the method further comprises analyzing the sequence of the tagged DNA. In some embodiments, sequencing the tagged DNA comprises performing a sequencing reaction using a combination of a gene-specific primer and a universal primer. In some embodiments, analyzing the sequence of the tagmented DNA comprises detecting SNV.

En algunas realizaciones, el método comprende además correlacionar la secuencia del ADN tagmentado con la posición del ADN genómico en la muestra de tejido. En algunas realizaciones, correlacionar la secuencia del ADN tagmentado comprende correlacionar la SNV con una posición en la muestra de tejido.In some embodiments, the method further comprises correlating the sequence of the tagged DNA with the position of the genomic DNA in the tissue sample. In some embodiments, mapping the sequence of the tagged DNA comprises mapping the SNV to a position in the tissue sample.

4.12 Métodos de secuenciación4.12 Sequencing methods

Los métodos descritos en el presente documento se pueden usar junto con una variedad de técnicas de secuenciación de ácidos nucleicos. Las técnicas particularmente aplicables son aquellas en las que los ácidos nucleicos se unen en ubicaciones fijas en una matriz de modo que sus posiciones relativas no cambien y en las que se forman repetidamente imágenes de la matriz. Son particularmente aplicables las realizaciones en las que se obtienen imágenes en diferentes canales de color, por ejemplo, coincidiendo con diferentes marcadores utilizados para distinguir un tipo de base de nucleótidos de otra. En algunas realizaciones, el proceso para determinar la secuencia de nucleótidos de un ácido nucleico diana puede ser un proceso automático. Las realizaciones preferidas incluyen técnicas de secuenciación por síntesis ("SBS").The methods described herein can be used in conjunction with a variety of nucleic acid sequencing techniques. Particularly applicable techniques are those in which nucleic acids are bound at fixed locations in an array such that their relative positions do not change and in which the array is repeatedly imaged. Particularly applicable are embodiments where images are obtained in different color channels, eg, matching different markers used to distinguish one type of nucleotide base from another. In some embodiments, the process for determining the nucleotide sequence of an acid target nucleic can be an automated process. Preferred embodiments include sequencing by synthesis ("SBS") techniques.

Las "técnicas de secuenciación por síntesis ("SBS")" implican generalmente la extensión enzimática de una hebra de ácido nucleico naciente mediante la adición iterativa de nucleótidos contra una hebra molde. En los métodos tradicionales de SBS, se puede proporcionar un monómero de un solo nucleótido a un nucleótido diana en presencia de una polimerasa en cada entrega. Sin embargo, en los métodos descritos en el presente documento, se puede proporcionar más de un tipo de monómero nucleotídico a un ácido nucleico diana en presencia de una polimerasa en una entrega."Sequencing-by-synthesis ("SBS") techniques" generally involve enzymatic extension of a nascent nucleic acid strand by iterative addition of nucleotides against a template strand. In traditional SBS methods, a single nucleotide monomer can be provided to a target nucleotide in the presence of a polymerase at each delivery. However, in the methods described herein, more than one type of nucleotide monomer can be provided to a target nucleic acid in the presence of a polymerase in one delivery.

La SBS puede utilizar monómeros de nucleótidos que tienen un resto terminador o aquellos que carecen de restos terminadores. Los métodos que utilizan monómeros de nucleótidos que carecen de terminadores incluyen, por ejemplo, pirosecuenciación y secuenciación utilizando nucleótidos marcados con Y-fosfato, como se expone con más detalle a continuación. En los métodos que utilizan monómeros de nucleótidos que carecen de terminadores, el número de nucleótidos añadidos en cada ciclo es generalmente variable y depende de la secuencia molde y del modo de suministro de nucleótidos. Para las técnicas de SBS que utilizan monómeros de nucleótidos que tienen un resto terminador, el terminador puede ser efectivamente irreversible en las condiciones de secuenciación utilizadas, como es el caso de la secuenciación tradicional de Sanger que utiliza didesoxinucleótidos, o el terminador puede ser reversible, como es el caso de los métodos de secuenciación desarrollados por Solexa (ahora Illumina, Inc.).SBS can use nucleotide monomers that have a terminator moiety or those that lack terminator moieties. Methods using nucleotide monomers lacking terminators include, for example, pyrosequencing and sequencing using Y-phosphate-labeled nucleotides, as discussed in more detail below. In methods using nucleotide monomers lacking terminators, the number of nucleotides added in each cycle is generally variable and depends on the template sequence and the mode of nucleotide supply. For SBS techniques that use nucleotide monomers that have a terminator moiety, the terminator may be effectively irreversible under the sequencing conditions used, as is the case with traditional Sanger sequencing using dideoxynucleotides, or the terminator may be reversible, as is the case with the sequencing methods developed by Solexa (now Illumina, Inc.).

Las técnicas de SBS pueden utilizar monómeros de nucleótidos que tienen un resto marcador o aquellos que carecen de un resto marcador. Por consiguiente, los acontecimientos de incorporación pueden detectarse basándose en una característica del marcador, como la fluorescencia del marcador; una característica del monómero nucleotídico, como el peso molecular o la carga; un subproducto de la incorporación del nucleótido, como la liberación de pirofosfato; o similares. En realizaciones en las que están presentes dos o más nucleótidos diferentes en un reactivo de secuenciación, los diferentes nucleótidos pueden distinguirse entre sí o, como alternativa, los dos o más marcadores diferentes pueden ser indistinguibles según las técnicas de detección que se utilizan. Por ejemplo, los diferentes nucleótidos presentes en un reactivo de secuenciación pueden tener diferentes marcadores y pueden distinguirse usando ópticas apropiadas como se ejemplifica mediante los métodos de secuenciación desarrollados por Solexa (ahora Illumina, Inc.).SBS techniques can use nucleotide monomers that have a tag moiety or those that lack a tag moiety. Therefore, incorporation events can be detected based on a characteristic of the label, such as the fluorescence of the label; a characteristic of the nucleotide monomer, such as molecular weight or charge; a byproduct of nucleotide incorporation, such as the release of pyrophosphate; or the like. In embodiments where two or more different nucleotides are present in a sequencing reagent, the different nucleotides may be distinguishable from each other or, alternatively, the two or more different labels may be indistinguishable depending on the detection techniques that are used. For example, different nucleotides present in a sequencing reagent may have different labels and may be distinguished using appropriate optics as exemplified by sequencing methods developed by Solexa (now Illumina, Inc.).

Las realizaciones preferidas incluyen técnicas de pirosecuenciación. La pirosecuenciación detecta la liberación de pirofosfato inorgánico (PPi) a medida que se incorporan nucleótidos concretos a la hebra naciente (Ronaghi, M., Karamohamed, S., Pettersson, B., Uhlen, M. y Nyren, P. (1996), "Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release", Analytical Biochemistry, 242 (1), 84-89; Ronaghi, M. (2001), "Pyrosequencing Sheds Light on DNA Sequencing", Genome Res., 11 (1), 3-11; Ronaghi, M., Uhlen, M. y Nyren, P. (1998), "A sequencing method based on real-time pyrophosphate", Science, 281 (5375), 363; patente de Ee . UU. n.° 6.210.891; patente de EE. UU. n.° 6.258.568 y patente de EE. UU. n.° 6.274.320. En la pirosecuenciación, el PPi liberado puede detectarse convirtiéndolo inmediatamente en adenosina trifosfato (ATP) mediante la ATP sulfurilasa, y el nivel de ATP generado se detecta mediante fotones producidos por luciferasa. Los ácidos nucleicos que se van a secuenciar se pueden unir a características en una matriz y se pueden formar imágenes de la matriz para capturar las señales quimioluminiscentes que se producen debido a la incorporación de nucleótidos en las características de la matriz. Se puede obtener una imagen después de que la matriz se trate con un tipo de nucleótido particular (por ejemplo, A, T, C o G). Las imágenes obtenidas después de la adición de cada tipo de nucleótido diferirán con respecto a las características de la matriz que se detecten. Estas diferencias en la imagen reflejan el contenido de secuencia diferente de las características en la matriz. Sin embargo, las ubicaciones relativas de cada característica permanecerán sin cambios en las imágenes. Las imágenes pueden almacenarse, procesarse y analizarse utilizando los métodos establecidos en este documento. Por ejemplo, las imágenes obtenidas después del tratamiento de la matriz con cada tipo de nucleótido diferente se pueden manipular de la misma manera que se ejemplifica en el presente documento para imágenes obtenidas de diferentes canales de detección para métodos de secuenciación basados en terminadores reversibles.Preferred embodiments include pyrosequencing techniques. Pyrosequencing detects the release of inorganic pyrophosphate (PPi) as particular nucleotides are incorporated into the nascent strand (Ronaghi, M., Karamohamed, S., Pettersson, B., Uhlen, M., and Nyren, P. (1996) , "Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release", Analytical Biochemistry, 242 (1), 84-89; Ronaghi, M. (2001), "Pyrosequencing Sheds Light on DNA Sequencing", Genome Res., 11 (1 ), 3-11, Ronaghi, M., Uhlen, M. and Nyren, P. (1998), "A sequencing method based on real-time pyrophosphate", Science, 281 (5375), 363, US Patent 6,210,891, US Patent 6,258,568 and US Patent 6,274,320 In pyrosequencing, released PPi can be detected by converting it immediately to adenosine triphosphate (ATP ) by ATP sulfurylase, and the level of ATP generated is detected by photons produced by luciferase.Nucleic acids to be sequenced can be bound to features on an array and images can be formed. tions of the matrix to capture the chemiluminescent signals that are produced due to the incorporation of nucleotides in the characteristics of the matrix. An image can be obtained after the array is treated with a particular nucleotide type (eg, A, T, C, or G). The images obtained after the addition of each type of nucleotide will differ with respect to the array features that are detected. These differences in the image reflect the different sequence content of the features in the array. However, the relative locations of each feature will remain unchanged in the images. Images may be stored, processed, and analyzed using the methods set forth in this document. For example, images obtained after treatment of the array with each different nucleotide type can be manipulated in the same manner as exemplified herein for images obtained from different detection channels for reversible terminator-based sequencing methods.

En otro ejemplo de tipo de SBS, la secuenciación de ciclo se logra mediante la adición escalonada de nucleótidos terminadores reversibles que contienen, por ejemplo, un marcador de colorante escindible o fotoblanqueable como se describe, por ejemplo, en la publicación de patente internacional n.° WO 04/018497 y la patente de EE. UU. 7.057.026. Esta estrategia está siendo comercializada por Solexa (ahora Illumina Inc.), y también se describe en la publicación de patente internacional. n.° WO 91/06678 y la publicación internacional de patente n.° WO 07/123.744. Existen terminadores marcados con fluorescencia disponibles en los que la terminación puede invertirse y el marcador fluorescente escindido facilita la secuenciación de terminación cíclica reversible (“cyclic reversible termination”, CRT) eficiente. Las polimerasas también pueden modificarse conjuntamente para realizar la incorporación y la extensión de modo eficaz a partir de estos nucleótidos modificados.In another exemplary type of SBS, cycle sequencing is achieved by the stepwise addition of reversible terminator nucleotides containing, for example, a photobleachable or cleavable dye marker as described, for example, in International Patent Publication No. No. WO 04/018497 and US Patent 7,057,026. This strategy is being commercialized by Solexa (now Illumina Inc.), and is also described in the international patent publication. No. WO 91/06678 and International Patent Publication No. WO 07/123,744. Fluorescently labeled terminators are available in which the termination can be reversed and the cleaved fluorescent label facilitates efficient CRT sequencing. Polymerases can also be co-modified to efficiently perform incorporation and extension from these modified nucleotides.

Preferiblemente, en realizaciones de secuenciación basadas en terminadores reversibles, los marcadores no inhiben sustancialmente la extensión en las condiciones de reacción de SBS. Sin embargo, los marcadores de detección pueden retirarse, por ejemplo, mediante escisión o degradación. Las imágenes pueden capturarse tras la incorporación de marcadores en características de ácidos nucleicos en una matriz. En realizaciones particulares, cada ciclo implica el suministro simultáneo de cuatro tipos de nucleótidos diferentes a la matriz, y cada tipo de nucleótido tiene un marcador espectralmente distinto. A continuación, se pueden obtener cuatro imágenes, cada una de las cuales utiliza un canal de detección que es selectivo para uno de los cuatro marcadores diferentes. Como alternativa, se pueden agregar secuencialmente diferentes tipos de nucleótidos y se puede obtener una imagen de la matriz entre cada etapa de adición. En tales realizaciones, cada imagen mostrará las características de ácido nucleico que han incorporado nucleótidos de un tipo particular. Diferentes características estarán presentes o ausentes en las diferentes imágenes debido al diferente contenido de secuencia de cada característica. Sin embargo, la posición relativa de las características permanecerá sin cambios en las imágenes. Las imágenes obtenidas a partir de dichos métodos de terminación reversible-SBS pueden almacenarse, procesarse y analizarse como se establece en el presente documento. Después de la etapa de captura de imágenes, los marcadores se pueden eliminar y los restos terminadores reversibles se pueden eliminar para los ciclos posteriores de adición de nucleótidos y detección. La eliminación de los marcadores después de que se hayan detectado en un ciclo particular y antes de un ciclo posterior puede proporcionar la ventaja de reducir la señal de fondo y la diafonía entre ciclos. A continuación, se exponen ejemplos de marcadores útiles y de métodos de eliminación.Preferably, in reversible terminator-based sequencing embodiments, the labels do not substantially inhibit extension under SBS reaction conditions. However, detection labels can be removed, for example, by cleavage or degradation. Images can be captured upon incorporation of markers into nucleic acid features in an array. In particular embodiments, each cycle involves the simultaneous delivery of four different types of nucleotides to the array, and each type of nucleotide has a spectrally distinct label. Four images can then be obtained, each using a detection channel that is selective for one of four different markers. Alternatively, different types of nucleotides can be added sequentially and an image of the array can be obtained between each addition step. In such embodiments, each image will display nucleic acid features that have incorporated nucleotides of a particular type. Different features will be present or absent in the different images due to the different sequence content of each feature. However, the relative position of the features will remain unchanged in the images. Images obtained from such reversible termination-SBS methods can be stored, processed and analyzed as set forth herein. After the imaging step, labels can be removed and reversible terminator residues can be removed for subsequent cycles of nucleotide addition and detection. Removing labels after they have been detected in a particular cycle and before a subsequent cycle can provide the advantage of reducing background signal and crosstalk between cycles. Examples of useful markers and removal methods are set forth below.

En realizaciones particulares, algunos o todos los monómeros de nucleótidos pueden incluir terminadores reversibles. En tales realizaciones, los terminadores reversibles/flúores escindibles pueden incluir flúor unido al resto ribosa a través de un enlace éster 3' (Metzker, Genome Res., 15: 1767-1776 (2005)). Otras estrategias han separado la química del terminador de la escisión del marcador de fluorescencia (Ruparel et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102: 5932­ 5937 (2005). Ruparel et al. describieron el desarrollo de terminadores reversibles que usaban un pequeño grupo alilo 3' para bloquear la extensión, pero que podían desbloquearse fácilmente mediante un tratamiento corto con un catalizador de paladio. El fluoróforo se unió a la base mediante un conector fotoescindible que se podía escindir fácilmente mediante una exposición de 30 segundos a luz UV de longitud de onda larga. Por tanto, se puede utilizar la reducción con disulfuro o la fotoescisión como conector escindible. Otra estrategia para la terminación reversible es el uso de la terminación natural que se produce después de la colocación de un tinte voluminoso sobre un dNTP. La presencia de un colorante voluminoso cargado sobre el dNTP puede actuar como un terminador eficaz a través de un impedimento estérico y/o electrostático. La presencia de un acontecimiento de incorporación evita otras incorporaciones a menos que se elimine el tinte. La escisión del tinte elimina el flúor e invierte eficazmente la terminación. También se describen ejemplos de nucleótidos modificados en la patente de EE. UU. 7.427.673, y la patente de EE. UU. 7.057.026.In particular embodiments, some or all of the nucleotide monomers may include reversible terminators. In such embodiments, reversible terminators/cleavable fluorines can include fluorine attached to the ribose moiety through a 3' ester bond (Metzker, Genome Res., 15: 1767-1776 (2005)). Other strategies have separated the chemistry of the cleavage terminator from the fluorescent label (Ruparel et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102: 5932-5937 (2005). Ruparel et al. described the development of reversible terminators that used a small 3' allyl group to block extension, but could be easily unblocked by short treatment with a palladium catalyst.The fluorophore was attached to the base via a photocleavable linker that could be easily cleaved by a 30 second exposure to long wavelength UV light. Therefore, disulfide reduction or photocleavage can be used as a cleavable linker. Another strategy for reversible termination is the use of natural termination that occurs after placement of a bulky dye on a dNTP The presence of a charged bulky dye on the dNTP can act as an effective terminator through steric and/or electrostatic hindrance. The presence of an incorporation event prevents further incorporation unless the dye is removed. Cleavage of the dye removes the fluorine and effectively reverses the termination. Examples of modified nucleotides are also described in US Patent 7,427,673, and US Patent 7,057,026.

Otros ejemplos de métodos y sistemas de SBS que se pueden utilizar con los métodos y sistemas descritos en este documento se describen en la publicación de patente de EE. UU. n.° 2007/0166705, publicación de patente de EE. UU. n.° 2006/0188901, patente de EE. UU. 7.057.026, publicación de patente de EE. UU. n.° 2006/0240439, publicación de patente de EE. UU. n.° 2006/0281109, publicación de patente internacional n.° WO 05/065814, publicación de patente de EE. UU. n.° 2005/0100900, publicación de patente internacional n.° WO 06/064199, publicación de patente internacional n.° WO 07/010,251, publicación de patente de EE. UU. n.° 2012/0270305 y publicación de patente de EE. UU. n.° 2013/0260372.Other examples of SBS methods and systems that can be used with the methods and systems described herein are described in US Patent Publication No. 2007/0166705, US Patent Publication No. 2007/0166705. 2006/0188901, US Patent 7,057,026, US Patent Publication No. 2006/0240439, US Patent Publication No. 2006/0281109, International Patent Publication No. WO 05/065814, US Patent Publication No. 2005/0100900, International Patent Publication No. WO 06/064199, International Patent Publication No. WO 07/010,251, United States Patent Publication No. US Patent Publication No. 2012/0270305 and US Patent Publication No. 2013/0260372.

Algunas realizaciones pueden utilizar la detección de cuatro nucleótidos diferentes usando menos de cuatro marcadores diferentes. Por ejemplo, la SBS se puede realizar utilizando métodos y sistemas descritos en la publicación de patente de EE. UU. n.° 2013/0079232. Como primer ejemplo, se puede detectar un par de tipos de nucleótidos en la misma longitud de onda, pero distinguirlos en función de la diferencia de intensidad de un miembro del par en comparación con el otro, o en función de un cambio en un miembro del par (por ejemplo, mediante modificación química, modificación fotoquímica o modificación física) que hace que la señal aparente aparezca o desaparezca en comparación con la señal detectada para el otro miembro del par. Como segundo ejemplo, se pueden detectar tres de los cuatro tipos de nucleótidos diferentes en condiciones particulares cuando un cuarto tipo de nucleótidos carezca de un marcador que sea detectable en esas condiciones, o que se detecte mínimamente en esas condiciones (por ejemplo, detección mínima debido a la fluorescencia de fondo, etc.). La incorporación de los primeros tres tipos de nucleótidos a un ácido nucleico se puede determinar basándose en la presencia de sus respectivas señales, y la incorporación del cuarto tipo de nucleótidos al ácido nucleico se puede determinar basándose en la ausencia o detección mínima de cualquier señal. Como tercer ejemplo, un tipo de nucleótidos puede incluir uno o más marcadores que se detectan en dos canales diferentes, mientras que otros tipos de nucleótidos se detectan en no más de uno de los canales. Las tres configuraciones ejemplares mencionadas anteriormente no se consideran mutuamente excluyentes y pueden usarse en varias combinaciones. Un ejemplo de realización que combina los tres ejemplos es un método SBS basado en la fluorescencia que utiliza un primer tipo de nucleótido que se detecta en un primer canal (por ejemplo, dATP que tiene un marcador que se detecta en el primer canal cuando se excita con una primera longitud de onda de excitación), un segundo tipo de nucleótido que se detecta en un segundo canal (por ejemplo, dCTP que tiene un marcador que se detecta en el segundo canal cuando se excita con una segunda longitud de onda de excitación), un tercer tipo de nucleótido que se detecta tanto en el primero como en el segundo canal (por ejemplo, dTTP que tiene al menos una marcador que se detecta en ambos canales cuando se excita con la primera y/o segunda longitud de onda de excitación) y un cuarto tipo de nucleótido que carece de un marcador que no se detecta en ninguno de los canales, o se detecta mínimamente (por ejemplo, dGTP sin marcador).Some embodiments may use detection of four different nucleotides using fewer than four different labels. For example, SBS can be performed using methods and systems described in US Patent Publication No. 2013/0079232. As a first example, a pair of nucleotide types can be detected at the same wavelength, but distinguished based on the difference in intensity of one member of the pair compared to the other, or based on a change in one member of the pair. pair (for example, by chemical modification, photochemical modification, or physical modification) that causes the apparent signal to appear or disappear compared to the signal detected for the other member of the pair. As a second example, three of the four different nucleotide types may be detected under particular conditions when a fourth nucleotide type lacks a label that is detectable under those conditions, or is minimally detected under those conditions (e.g., minimal detection due to to background fluorescence, etc.). The incorporation of the first three types of nucleotides into a nucleic acid can be determined based on the presence of their respective signals, and the incorporation of the fourth type of nucleotides into the nucleic acid can be determined based on the absence or minimal detection of any signal. As a third example, one type of nucleotide may include one or more labels that are detected in two different channels, while other types of nucleotide are detected in no more than one of the channels. The three exemplary configurations mentioned above are not considered mutually exclusive and may be used in various combinations. An exemplary embodiment combining all three examples is a fluorescence-based SBS method that uses a first type of nucleotide that is detected in a first channel (eg, dATP that has a label that is detected in the first channel when excited). with a first excitation wavelength), a second type of nucleotide that is detected in a second channel (for example, dCTP having a label that is detected in the second channel when excited by a second excitation wavelength) , a third type of nucleotide that is detected in both the first and second channels (for example, dTTP having at least one label that is detected in both channels when excited by the first and/or second excitation wavelengths ) and a fourth type of nucleotide that lacks a label that is not detected in any of the channels, or is minimally detected (for example, dGTP without a label).

Además, como se describe en la publicación de patente de EE. UU. n.° 2013/0079232, los datos de secuenciación se pueden obtener utilizando un solo canal. En las llamadas estrategias de secuenciación de un colorante, el primer tipo de nucleótido se marca, pero el marcador se elimina después de que se genere la primera imagen, y el segundo tipo de nucleótido se marca solo después de que se genere una primera imagen. El tercer tipo de nucleótido conserva su marcador tanto en la primera como en la segunda imagen, y el cuarto tipo de nucleótido permanece sin marcar en ambas imágenes.Additionally, as described in US Patent Publication No. 2013/0079232, sequencing data can be obtained using a single channel. In so-called one-dye sequencing strategies, the first type of nucleotide is labeled, but the label is removed after the first image is generated, and the second type of nucleotide is labeled only after a first image is generated. The third type of nucleotide retains its label in both the first and second images, and the fourth type of nucleotide remains unlabeled in both images.

Algunas realizaciones pueden utilizar una secuenciación mediante técnicas de acoplamiento. Tales técnicas utilizan ADN ligasa para incorporar oligonucleótidos e identificar la incorporación de tales oligonucleótidos. Los oligonucleótidos tienen típicamente diferentes marcadores que se correlacionan con la identidad de un nucleótido particular en una secuencia con la que se hibridan los oligonucleótidos. Al igual que con otros métodos de SBS, se pueden obtener imágenes tras el tratamiento de una matriz de características de ácidos nucleicos con los reactivos de secuenciación marcados. Cada imagen mostrará características de ácidos nucleicos que han incorporado marcadores de un tipo particular. Diferentes características estarán presentes o ausentes en las diferentes imágenes debido al diferente contenido de secuencia de cada característica, pero la posición relativa de las características permanecerá sin cambios en las imágenes. Las imágenes obtenidas a partir de métodos de secuenciación basados en el acoplamiento pueden almacenarse, procesarse y analizarse como se establece en el presente documento. Se describen ejemplos de métodos y sistemas de SBS que se pueden utilizar con los métodos y sistemas descritos en este documento en la patente de EE. UU.6.969.488, la patente de EE. UU. 6.172.218, y la patente de EE. UU. 6.306.597.Some embodiments may use sequencing by docking techniques. Such techniques use DNA ligase to incorporate oligonucleotides and identify the incorporation of such oligonucleotides. Oligonucleotides typically have different labels that correlate to the identity of a particular nucleotide in a sequence to which the oligonucleotides hybridize. As with other SBS methods, images can be obtained after treating an array of nucleic acid features with labeled sequencing reagents. Each image will show features of nucleic acids that have incorporated markers of a particular type. Different features will be present or absent in the different images due to the different sequence content of each feature, but the relative position of the features will remain unchanged in the images. Images obtained from docking-based sequencing methods can be stored, processed, and analyzed as set forth herein. Examples of SBS methods and systems that can be used with the methods and systems described herein are described in US Patent 6,969,488, US Patent 6,172,218, and US Patent US 6,306,597.

Algunas realizaciones pueden utilizar la secuenciación de nanoporos (Deamer, D. W. y Akeson, M., "Nanopores and nucleic acids: prospects for ultrarapid sequencing", Trends Biotechnol., 18, 147-151 (2000); Deamer, D. y D. Branton, "Characterization of Nucleic Acids by Nanopore Analysis", Acc. Chem. Res., 35: 817-825 (2002)); Li, J., M. Gershow, D. Stein, E. Brandin y J. A. Golovchenko, "DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope", Nat. Mater., 2: 611-615 (2003)). En tales realizaciones, el ácido nucleico diana pasa a través de un nanoporo. El nanoporo puede ser un poro sintético o una proteína de membrana biológica, tal como la a -hemolisina. A medida que el ácido nucleico diana pasa a través del nanoporo, cada par de bases se puede identificar midiendo las fluctuaciones en la conductancia eléctrica del poro (patente de EE. UU. 7.001.792; Soni, G. V. y Meller, A., “Progress toward ultrafast DNA sequencing using solid-state nanopores", Clin. Chem., 53, 1996-2001 (2007); Healy, K., "Nanopore-based singlemolecule DNA analysis", Nanomed., 2, 459-481 (2007); Cockroft, S. L., Chu, J., Amorin, M. y Ghadiri, M. R., "A singlemolecule nanopore device detects DNA polymerase activity with single-nucleotide resolution", J. Am. Chem. Soc., 130, 818-820 (2008)). Los datos obtenidos de la secuenciación de nanoporos se pueden almacenar, procesar y analizar como se establece en este documento. En particular, los datos se pueden tratar como una imagen según el ejemplo de tratamiento de imágenes ópticas y otras imágenes que se expone en este documento.Some embodiments may use nanopore sequencing (Deamer, DW and Akeson, M., "Nanopores and nucleic acids: prospects for ultrarapid sequencing", Trends Biotechnol., 18, 147-151 (2000); Deamer, D. and D. Branton, "Characterization of Nucleic Acids by Nanopore Analysis", Acc. Chem. Res., 35: 817-825 (2002 )); Li, J., M. Gershow, D. Stein, E. Brandin, and J. A. Golovchenko, "DNA molecules and configurations in a solid-state nanopore microscope," Nat. Mater., 2: 611-615 (2003)). In such embodiments, the target nucleic acid passes through a nanopore. The nanopore can be a synthetic pore or a biological membrane protein, such as α-hemolysin. As the target nucleic acid passes through the nanopore, each base pair can be identified by measuring fluctuations in the electrical conductance of the pore (US Patent 7,001,792; Soni, GV and Meller, A., " Progress toward ultrafast DNA sequencing using solid-state nanopores", Clin. Chem., 53, 1996-2001 (2007); Healy, K., "Nanopore-based singlemolecule DNA analysis", Nanomed., 2, 459-481 (2007 Cockroft, SL, Chu, J., Amorin, M., and Ghadiri, MR, "A singlemolecule nanopore device detects DNA polymerase activity with single-nucleotide resolution", J. Am. Chem. Soc., 130, 818-820 (2008)).The data obtained from nanopore sequencing can be stored, processed and analyzed as set forth in this document.In particular, the data can be treated as an image according to the example of optical image processing and other images that is set out in this document.

Algunas realizaciones pueden utilizar métodos que implican el control en tiempo real de la actividad ADN polimerasa. Las incorporaciones de nucleótidos se pueden detectar a través de interacciones de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (“fluorescence resonance energy transfer”, FRET) entre una polimerasa que porta un fluoróforo y nucleótidos marcados con Y-fosfato como se describe, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 7.329.492 y la patente de EE. UU. 7.211.414 o pueden detectarse incorporaciones de nucleótidos con guías de onda de modo cero como se describe, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 7.315.019, y usando análogos de nucleótidos fluorescentes y polimerasas modificadas como se describe, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 7.405.281 y la publicación de patente de EE. UU. n.° 2008/0108082. La iluminación se puede restringir a un volumen de escala de zeptolitros alrededor de una polimerasa unida a la superficie de modo que se pueda observar la incorporación de nucleótidos marcados con fluorescencia con un fondo bajo (Levene, M. J. et al., "Zero-mode waveguides for singlemolecule analysis at high concentrations", Science, 299, 682-686 (2003); Lundquist, P. M. et al., "Parallel confocal detection of single molecules in real time", Opt. Lett., 33, 1026-1028 (2008); Korlach, J. et al., "Selective aluminum passivation for targeted immobilization of single DNA polymerase molecules in zero-mode waveguide nanostructures", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 1176-1181 (2008)). Las imágenes obtenidas de dichos métodos pueden almacenarse, procesarse y analizarse como se establece en este documento.Some embodiments may use methods that involve real-time monitoring of DNA polymerase activity. Nucleotide incorporations can be detected via fluorescence resonance energy transfer (FRET) interactions between a fluorophore-bearing polymerase and Y-phosphate-labeled nucleotides as described, for example, in US Patent 7,329,492 and US Patent 7,211,414 or nucleotide incorporations can be detected with zero-mode waveguides as described, for example, in US Pat. 7,315,019, and using fluorescent nucleotide analogs and modified polymerases as described, for example, in US Patent 7,405,281 and US Patent Publication No. 2008/0108082. Illumination can be restricted to a zeptoliter-scale volume around a surface-bound polymerase so that incorporation of fluorescently labeled nucleotides can be observed with a low background (Levene, MJ et al., "Zero-mode waveguides for singlemolecule analysis at high concentrations", Science, 299, 682-686 (2003); Lundquist, PM et al., "Parallel confocal detection of single molecules in real time", Opt. Lett., 33, 1026-1028 (2008 Korlach, J. et al., "Selective aluminum passivation for targeted immobilization of single DNA polymerase molecules in zero-mode waveguide nanostructures", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 1176-1181 (2008)). Images obtained from such methods may be stored, processed, and analyzed as set forth in this document.

Algunas realizaciones de SBS incluyen la detección de un protón liberado tras la incorporación de un nucleótido en un producto de extensión. Por ejemplo, la secuenciación basada en la detección de protones liberados puede utilizar un detector eléctrico y técnicas asociadas que están disponibles en el mercado en Ion Torrent (Guilford, CT, una filial de Life Technologies) o métodos y sistemas de secuenciación descritos en la publicación de patente de EE. UU. n.° 2009/0026082; publicación de patente de EE. UU. n.° 2009/0127589; publicación de patente de EE. UU. n.° 2010/0137143; o publicación de patente de EE. UU. n.° 2010/0282617. Los métodos expuestos en la presente para amplificar ácidos nucleicos diana usando exclusión cinética pueden aplicarse fácilmente a sustratos usados para detectar protones. Más específicamente, los métodos establecidos en el presente documento pueden usarse para producir poblaciones clonales de amplicones que se usan para detectar protones.Some embodiments of SBS include the detection of a proton released upon incorporation of a nucleotide into an extension product. For example, sequencing based on the detection of released protons may use an electrical detector and associated techniques that are commercially available from Ion Torrent (Guilford, CT, a subsidiary of Life Technologies) or sequencing methods and systems described in the publication US Patent No. 2009/0026082; US Patent Publication No. 2009/0127589; US Patent Publication No. 2010/0137143; or US Patent Publication No. 2010/0282617. The methods set forth herein for amplifying target nucleic acids using kinetic exclusion can be readily applied to substrates used to detect protons. More specifically, the methods set forth herein can be used to produce clonal populations of amplicons that are used to detect protons.

Los métodos de SBS anteriores se pueden llevar a cabo ventajosamente en formatos múltiplex de modo que se manipulen simultáneamente múltiples ácidos nucleicos diana diferentes. En realizaciones particulares, se pueden tratar diferentes ácidos nucleicos diana en un recipiente de reacción común o sobre una superficie de un sustrato particular. Esto permite el suministro conveniente de reactivos de secuenciación, la eliminación de reactivos que no han reaccionado y la detección de acontecimientos de incorporación de una manera múltiplex. En realizaciones que usan ácidos nucleicos diana unidos a una superficie, los ácidos nucleicos diana pueden estar en un formato de matriz. En un formato de matriz, los ácidos nucleicos diana pueden unirse típicamente a una superficie de una manera espacialmente distinguible. Los ácidos nucleicos diana pueden unirse mediante unión covalente directa, unión a una esfera u otra partícula, o unión a una polimerasa u otra molécula que esté unida a la superficie. La matriz puede incluir una única copia de un ácido nucleico diana en cada sitio (también denominado característica) o pueden estar presentes múltiples copias que tienen la misma secuencia en cada sitio o característica. Pueden producirse múltiples copias mediante métodos de amplificación, tales como la amplificación en puente o la PCR en emulsión como se describe con más detalle a continuación.The above SBS methods can advantageously be carried out in multiplex formats such that multiple different target nucleic acids are handled simultaneously. In particular embodiments, different target nucleic acids may be treated in a common reaction vessel or on a particular substrate surface. This allows convenient delivery of sequencing reagents, removal of unreacted reagents, and detection of incorporation events in a multiplex manner. In embodiments using surface-bound target nucleic acids, the target nucleic acids may be in an array format. In an array format, target nucleic acids can typically be bound to a surface in a spatially distinguishable manner. Target nucleic acids can be attached by direct covalent attachment, attachment to a bead or other particle, or attachment to a polymerase or other surface-bound molecule. The array may include a single copy of a target nucleic acid at each site (also called a feature) or multiple copies may be present having the same sequence at each site or feature. Multiple copies can be produced by amplification methods, such as bridge amplification or emulsion PCR as described in more detail below.

Los métodos establecidos en este documento pueden usar matrices que tengan características en cualquiera de una variedad de densidades que incluyen, por ejemplo, al menos aproximadamente 10 características/cm2, 100 características/cm2, 500 características/cm2, 1.000 características/cm2, 5.000 características/cm2, 10.000 características/cm2, 50.000 características/cm2, 100.000 características/cm2, 1.000.000 características/cm2, 5.000.000 características/cm2, o mayores.The methods set forth herein may use arrays having features in any of a variety of densities including, for example, at least about 10 features/cm2, 100 features/cm2, 500 features/cm2, 1,000 features/cm2, 5,000 features /cm2, 10,000 features/cm2, 50,000 features/cm2, 100,000 features/cm2, 1,000,000 features/cm2, 5,000,000 features/cm2, or greater.

Una ventaja de los métodos expuestos en este documento es que proporcionan una detección rápida y eficaz de una pluralidad de ácidos nucleicos diana en paralelo. Por consiguiente, la presente descripción proporciona sistemas integrados capaces de preparar y detectar ácidos nucleicos usando técnicas conocidas en la técnica, tales como las ejemplificadas anteriormente. Por tanto, un sistema integrado de la presente descripción puede incluir componentes fluídicos capaces de suministrar reactivos de amplificación y/o reactivos de secuenciación a uno o más fragmentos de ADN inmovilizados, comprendiendo el sistema componentes tales como bombas, válvulas, depósitos, conductos fluídicos y similares. Una celda de flujo puede configurarse y/o usarse en un sistema integrado para la detección de ácidos nucleicos diana. Se describen ejemplos de celdas de flujo, por ejemplo, en la publicación de patente de EE. UU. n.° 2010/0111768 A1 y en la solicitud de patente de EE. UU. n.° 13/273.666. Como se ejemplifica para las celdas de flujo, uno o más de los componentes fluídicos de un sistema integrado pueden usarse para un método de amplificación y para un método de detección. Tomando una realización de secuenciación de ácidos nucleicos como ejemplo, se pueden usar uno o más de los componentes fluídicos de un sistema integrado para un método de amplificación establecido en este documento y para la administración de reactivos de secuenciación en un método de secuenciación como los ejemplificados anteriormente. Como alternativa, un sistema integrado puede incluir sistemas fluídicos separados para llevar a cabo métodos de amplificación y para llevar a cabo métodos de detección. Los ejemplos de sistemas de secuenciación integrados que son capaces de crear ácidos nucleicos amplificados y también de determinar la secuencia de los ácidos nucleicos incluyen, sin limitación, la plataforma MiSeq™ (Illumina, Inc., San Diego, CA) y los dispositivos descritos en la solicitud de patente de EE. UU. n.° 13/273.666, que se incorpora en la presente como referencia. Por ejemplo, la plataforma MiSeq™ puede implementarse con sondas de captura 5' CAACGATCGTCGAAATTCGC[cebador diana] 3' y 5' [cebador dianajAGATCGGAAGAGCGTCGTGTA 3', en los que [cebador diana] es una secuencia que es complementaria con un ácido nucleico diana.An advantage of the methods disclosed herein is that they provide rapid and efficient detection of a plurality of target nucleic acids in parallel. Accordingly, the present disclosure provides integrated systems capable of preparing and detecting nucleic acids using techniques known in the art, such as those exemplified above. Thus, an integrated system of the present disclosure may include fluidic components capable of delivering amplification reagents and/or sequencing reagents to one or more immobilized DNA fragments, the system comprising components such as pumps, valves, reservoirs, fluidic conduits, and Similar. A flow cell can be configured and/or used in an integrated system for the detection of target nucleic acids. Examples of flow cells are described, for example, in US Patent Publication No. 2010/0111768 A1 and US Patent Application No. 13/273,666. As exemplified for flow cells, one or more of the fluidic components of an integrated system may be used for an amplification method and a detection method. Taking an embodiment of nucleic acid sequencing as an example, one or more of the fluidic components of an integrated system may be used for an amplification method set forth herein and for administration of sequencing reagents in a sequencing method as exemplified. previously. Alternatively, an integrated system may include separate fluidic systems for carrying out amplification methods and for carrying out detection methods. Examples of integrated sequencing systems that are capable of creating amplified nucleic acids as well as determining the sequence of nucleic acids include, without limitation, the MiSeq™ platform (Illumina, Inc., San Diego, CA) and the devices described in US Patent Application No. 13/273,666, which is incorporated herein by reference. For example, the MiSeq™ platform can be implemented with 5' capture probes CAACGATCGTCGAAATTCGC[target primer] 3' and 5' [target primerjAGATCGGAAGAGCGTCGTGTA 3', where [target primer] is a sequence that is complementary to a target nucleic acid.

4.13 Observaciones finales4.13 Concluding remarks

La descripción detallada de realizaciones anterior se refiere a los dibujos adjuntos, que ilustran realizaciones específicas de la presente descripción. Otras realizaciones que tienen diferentes estructuras y funcionamiento no se apartan del alcance de la presente descripción. Esta memoria descriptiva está dividida en secciones solo para conveniencia del lector. Los encabezados no deben interpretarse como una limitación del alcance de la descripción proporcionada en este documento. Las definiciones pretenden ser parte de la descripción proporcionada en este documento. Además, la descripción anterior tiene únicamente fines ilustrativos y no fines limitativos.The foregoing detailed description of embodiments refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments of the present description. Other embodiments having different structures and operation do not depart from the scope of the present description. This specification is divided into sections for the convenience of the reader only. Headings should not be construed as limiting the scope of the description provided in this document. Definitions are intended to be part of the description provided in this document. Furthermore, the foregoing description is for illustrative purposes only and not for purposes of limitation.

5. Ejemplos5. Examples

5.1 Sensibilidad de la NGS espacial para la detección de variaciones de un solo nucleótido5.1 Sensitivity of spatial NGS for the detection of single nucleotide variations

Este ejemplo demuestra que la sensibilidad de la detección de SNV se puede incrementar sustancialmente usando secuenciación con direcciones espaciales en comparación con la secuenciación masiva.This example demonstrates that the sensitivity of SNV detection can be substantially increased using spatially addressed sequencing compared to bulk sequencing.

La sensibilidad de la detección de SNV mediante la secuenciación masiva o datos de secuenciación con direcciones espaciales se evaluó mediante conjuntos de datos simulados. Los cálculos utilizados para obtener un conjunto de datos de secuenciación masiva se basaron en las siguientes suposiciones: (1) una sección típica de FFPE es de 1,5 cm x 1,5 cm, que tiene aproximadamente 225.000.000 pm2; (2) una celda típica es de 20 x 20 pm, que tiene un área de aproximadamente 400 pm2; (3) el número de células en una sección FFPE típica es de aproximadamente 563.000 (es decir, 225.000.000 pm2 bloque de FFPE r 400 pm2 celda = aproximadamente 563K celdas por sección); y (4) la densidad de compactación de las células en una sección FFPE es aproximadamente 70 %, entonces el número de células en una sección FFPE típica es de aproximadamente 400.000. La tabla 3 a continuación muestra datos simulados para la sensibilidad de la detección de SNV en una secuenciación masiva. Para identificar poblaciones poco frecuentes de células mutadas clonalmente mediante secuenciación masiva, la frecuencia de variante (porcentaje de SNV) debe estar por encima de la tasa de error de secuenciación, que es aproximadamente 1 %. Por ejemplo, 1 célula variante ("células mutadas localizadas") en una sección FFPE tiene una frecuencia de variante (porcentaje de SNV) de 0,00025 (es decir, (1 célula r 400.000 células en la sección FFPE) x 100) = 0,00025 % de SNV), que está muy por debajo de la tasa de error de secuenciación y, por lo tanto, no es detectable en los datos de secuenciación masiva. Se requieren al menos aproximadamente 4000 células para detectar una SNV en los datos de secuenciación masiva, por ejemplo, 4096 células r 400.000 células en la sección FFPE) x 100) = 1,024, que está por encima de la tasa de error de secuenciación. The sensitivity of SNV detection using bulk sequencing or spatially addressed sequencing data was assessed using simulated data sets. The calculations used to derive a massive sequencing data set were based on the following assumptions: (1) a typical FFPE section is 1.5 cm x 1.5 cm, which is approximately 225,000,000 pm2; (2) a typical cell is 20 x 20 pm, which has an area of approximately 400 pm2; (3) the number of cells in a typical FFPE section is about 563,000 (ie, 225,000,000 pm2 FFPE block x 400 pm2 cell = about 563K cells per section); and (4) the compaction density of cells in an FFPE section is about 70%, so the number of cells in a typical FFPE section is about 400,000. Table 3 below shows simulated data for the sensitivity of SNV detection in massive sequencing. To identify rare populations of clonally mutated cells by massive sequencing, the variant frequency (percent SNV) must be above the sequencing error rate, which is approximately 1%. For example, 1 variant cell ("localized mutated cells") in an FFPE section has a variant frequency (percent SNV) of 0.00025 (i.e. (1 cell r 400,000 cells in the FFPE section) x 100) = 0.00025% SNV), which is well below the sequencing error rate and therefore not detectable in bulk sequencing data. At least approximately 4,000 cells are required to detect an SNV in massive sequencing data, eg, 4,096 cells (400,000 cells in the FFPE section) x 100) = 1.024, which is above the sequencing error rate.

Figure imgf000062_0001
Figure imgf000062_0001

Figure imgf000062_0002
Figure imgf000062_0002

Se descubrió que la sensibilidad de la detección de SNV se puede incrementar sustancialmente usando una secuenciación con direcciones espaciales como se ejemplifica usando un conjunto de datos simulados basado en una sección de tejido de 1,5 cm x 1,5 cm superpuesta sobre una matriz de 2 cm x 2 cm. La figura 70 ilustra una vista en planta de una superposición de direcciones espaciales 7000. La superposición de direcciones espaciales 7000 comprende un sustrato 7005. En un ejemplo, el sustrato 7005 es un sustrato de vidrio plano tal como un cubreobjetos que tiene un tamaño de 2 cm x 2 cm. Impresas sobre la superficie del sustrato 7005 hay una pluralidad de características diferenciadas (no se muestra) que son regiones que contienen oligonucleótidos con direcciones espaciales. Un ejemplo de una única característica espacial se describe con más detalle con referencia a la figura 71. Superpuesta sobre el sustrato 7005 hay una sección de tejido 7010. En un ejemplo, la sección de tejido 7005 es una sección de tejido FFPE de 1,5 cm x 1,5 cm de tamaño.It was found that the sensitivity of SNV detection can be increased substantially using spatially addressed sequencing as exemplified using a simulated data set based on a 1.5 cm x 1.5 cm tissue section overlaid on a matrix of . 2cm x 2cm. Figure 70 illustrates a plan view of a spatial direction overlay 7000. The spatial direction overlay 7000 comprises a substrate 7005. In one example, the substrate 7005 is a flat glass substrate such as a coverslip having a size of 2 cm x 2 cm. Imprinted on the surface of the 7005 substrate are a plurality of discrete features (not shown) which are oligonucleotide-containing regions with spatial addresses. An example of a single spatial feature is described in more detail with reference to Figure 71. Superimposed on substrate 7005 is a section of fabric 7010. In one example, section of fabric 7005 is a 1.5 FFPE fabric section. cm x 1.5 cm in size.

La figura 71 ilustra una vista en planta de una única característica espacial 7100 sobre el sustrato 7005 de la figura 70. En este ejemplo, la característica espacial 7100 es un cuadrado de 100 pm x 100 pm (área = 10.000 pm2). La característica espacial 7100 es de tamaño suficiente para abarcar una pluralidad de células 7105 contenidas en una muestra de tejido. Las células 7105 pueden ser células normales (por ejemplo, 7105a) o células variantes (mutadas) (por ejemplo, 7105b). En un ejemplo, las células 7105 tienen un tamaño de 20 pm x 20 pm (área = 400 pm2) y la densidad de compactación celular en la sección de tejido es de aproximadamente 70 %. Según estos parámetros, el número de células 7105 que se incluyen en la característica espacial 7100 es aproximadamente 18 (es decir, (10.000 pm2 -f 400 pm2) * 0,7) = aproximadamente 18).Figure 71 illustrates a plan view of a single spatial feature 7100 on substrate 7005 of Figure 70. In this example, spatial feature 7100 is a 100 pm x 100 pm square (area = 10,000 pm 2 ). Spatial feature 7100 is of sufficient size to encompass a plurality of cells 7105 contained in a tissue sample. The 7105 cells can be normal cells (eg, 7105a) or variant (mutated) cells (eg, 7105b). In one example, the 7105 cells are 20 pm x 20 pm in size (area = 400 pm2) and the cell packing density in the tissue section is approximately 70%. Based on these parameters, the number of 7105 cells that are included in the 7100 spatial feature is approximately 18 (ie, (10,000 pm2 -f 400 pm2) * 0.7) = approximately 18).

La tabla 4 a continuación muestra los datos simulados para la sensibilidad de la detección de SNV en datos de secuenciación con direcciones espaciales basados en la superposición de direcciones espaciales 7000 de la figura 70 y la figura 71. Por ejemplo, 1 célula variante ("células mutadas localizadas) en una única característica espacial 3000 tiene una frecuencia de variante (% de SNV) de aproximadamente 6 (es decir, (1 célula -f 18 células por característica espacial) * 100 = 6 % de SNV), que está por encima de la tasa de error de secuenciación del 1 % y, por lo tanto, es detectable en los datos de secuenciación con direcciones espaciales. En comparación, se requieren alrededor de 4000 células o más para la detección de SNV en los datos de secuenciación masiva.Table 4 below shows simulated data for SNV detection sensitivity in sequencing data with spatial addresses based on the 7000 spatial address overlap of Figure 70 and Figure 71. For example, 1 variant cell ("cells mutated localized) in a single spatial feature 3000 has a variant frequency (% SNV) of approximately 6 (i.e., (1 cell -f 18 cells per spatial feature) * 100 = 6% SNV), which is above of 1% sequencing error rate and is therefore detectable in spatially addressed sequencing data.In comparison, about 4000 cells or more are required for detection of SNV in massive sequencing data.

Figure imgf000062_0003
Figure imgf000062_0003

Figure imgf000062_0004
Figure imgf000062_0004

Figure imgf000063_0002
Figure imgf000063_0002

Figure imgf000063_0001
Figure imgf000063_0001

El número (x) de las características espaciales 7100 en el sustrato 7005 necesarias para lograr el nivel deseado de sensibilidad de detección se puede calcular de la siguiente manera: (X Y longitud de la matriz) = (borde de la característica espacial x x) ((x - 1) x espaciado de las características espaciales)), en la que la longitud de la matriz es de 20.000 gm, el borde de la característica espacial es de 100 gm y el espaciado de las características espaciales es, por ejemplo, 50 gm; entonces x = 133 características espaciales para la dimensión X y 133 características espaciales para la dimensión Y. El número total de características sobre el sustrato 7005 (2 cm x 2 cm) es 133 x 133 = aprox. 17.689. The number ( x ) of 7100 spatial features on the 7005 substrate needed to achieve the desired level of detection sensitivity can be calculated as follows: (XY length of array) = (spatial feature edge xx) (( x - 1) x spatial feature spacing)), where the array length is 20,000 gm, the spatial feature border is 100 gm, and the spatial feature spacing is, for example, 50 gm ; then x = 133 spatial features for the X dimension and 133 spatial features for the Y dimension. The total number of features on the 7005 substrate (2 cm x 2 cm) is 133 x 133 = approx. 17,689.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1 Una matriz de captura para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende una pluralidad de sitios de captura, en la que cada sitio de captura comprende un par de sondas inmovilizadas sobre una superficie, en la que una primera sonda del par de sondas comprende una primera secuencia de región de unión al cebador y una secuencia de región de dirección espacial exclusiva y no comprende una secuencia de región de captura, y en la que una segunda sonda del par de sondas comprende una segunda secuencia de región de unión al cebador y la secuencia de la región de captura y no comprende la secuencia de la región de la dirección espacial, en la que la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura de poli-T y la secuencia de captura de poli-T está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una cola de poli-A; o la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura específica de gen y la secuencia de captura específica de gen está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una secuencia específica de gen; o la secuencia de la región de captura comprende una secuencia de captura de cebador aleatorio y la secuencia de captura de cebador aleatorio está configurada para hibridarse con un ácido nucleico diana que comprende una secuencia complementaria con la secuencia de captura de cebador aleatorio.1 A capture array for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample, comprising a plurality of capture sites, wherein each capture site comprises a pair of probes immobilized on a surface, wherein a first probe of the pair of probes comprises a first primer binding region sequence and a unique spatial address region sequence and does not comprise a capture region sequence, and wherein a second probe of the pair of probes comprises a second primer binding region sequence and the capture region sequence and does not comprise the spatial address region sequence, wherein the capture region sequence comprises a poly-T capture sequence and the sequence poly-T capture cell is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a poly-A tail; or the capture region sequence comprises a gene-specific capture sequence and the gene-specific capture sequence is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a gene-specific sequence; or the capture region sequence comprises a random primer capture sequence and the random primer capture sequence is configured to hybridize to a target nucleic acid comprising a sequence complementary to the random primer capture sequence. 2. - La matriz de captura de la reivindicación 1, en la que el par de sondas en un sitio de captura es una pluralidad de pares de sondas.2. - The capture array of claim 1, wherein the pair of probes at a capture site is a plurality of pairs of probes. 3. - La matriz de captura de la reivindicación 2, en la que uno o más sitios de captura de la matriz de captura tienen el mismo número de primeras sondas y de segundas sondas, opcionalmente en la que uno o más sitios de captura de la matriz de captura tienen más primeras sondas que segundas sondas, y opcionalmente en la que uno o más sitios de captura de la matriz de captura tienen más segundas sondas que primeras sondas.3. - The capture matrix of claim 2, wherein one or more capture sites of the capture matrix have the same number of first probes and second probes, optionally in which one or more capture sites of the capture array have more first probes than second probes, and optionally wherein one or more capture sites of the capture array have more second probes than first probes. 4. - La matriz de captura de la reivindicación 1, en la que la matriz de captura está integrada en un sistema de electroforesis.4. - The capture matrix of claim 1, wherein the capture matrix is integrated into an electrophoresis system. 5. - La matriz de captura de la reivindicación 4, en la que el sitio de captura en el sistema de electroforesis está configurado para la transferencia y captura de ácidos nucleicos procedentes de una muestra de tejido, de manera que la difusión de los ácidos nucleicos desde la muestra de tejido y la pérdida de ácidos nucleicos entre los sitios de captura se reducen sustancialmente en relación con una transferencia pasiva de ácidos nucleicos que se produce en condiciones por lo demás idénticas por difusión pasiva.5. - The capture matrix of claim 4, wherein the capture site in the electrophoresis system is configured for the transfer and capture of nucleic acids from a tissue sample, such that the diffusion of nucleic acids from the tissue sample and leakage of nucleic acids between capture sites are substantially reduced relative to a passive transfer of nucleic acids that occurs under otherwise identical conditions by passive diffusion. 6. - Un método para la detección espacial y el análisis de ácidos nucleicos en una muestra de tejido, que comprende (a) proporcionar la matriz de captura de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, (b) poner en contacto la pluralidad de sitios de captura con una muestra de tejido, de manera que la posición de cada sitio de captura sobre la matriz puede correlacionarse con una posición en la muestra de tejido.6. - A method for the spatial detection and analysis of nucleic acids in a tissue sample, comprising (a) providing the capture matrix of any one of claims 1-5, (b) contacting the plurality of capture sites with a tissue sample such that the position of each capture site on the array can be correlated to a position in the tissue sample. 7. - El método de la reivindicación 6, que comprende además (c) permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la respectiva secuencia de captura de poli-T, la secuencia de captura específica de gen o con la secuencia de captura de cebador aleatorio de la segunda sonda de la pluralidad de sitios de captura para formar segundas sondas hibridadas; (d) extender la secuencia de la región de captura de las segundas sondas hibridadas para formar primeras hebras complementarias inmovilizadas del ácido nucleico diana; (e) acoplar las primeras hebras complementarias inmovilizadas a la secuencia de la región de dirección espacial de las primeras sondas en cada sitio de captura para inmovilizar las primeras hebras complementarias en ambos extremos; (f) sintetizar segundas hebras complementarias usando un cebador complementario con la primera secuencia de región de unión al cebador de las primeras sondas; (g) liberar las segundas hebras complementarias de la superficie de la matriz de captura; (h) analizar la secuencia de las segundas hebras complementarias liberadas, y (i) correlacionar la secuencia de las segundas hebras complementarias liberadas con la posición del ácido nucleico en la muestra de tejido.7. - The method of claim 6, further comprising (c) allowing the nucleic acids of the tissue sample to hybridize with the respective poly-T capture sequence, the gene-specific capture sequence or with the sequence capturing random primer of the second probe from the plurality of capture sites to form hybridized second probes; (d) extending the capture region sequence of the hybridized second probes to form immobilized complementary first strands of the target nucleic acid; (e) coupling the immobilized first complementary strands to the spatial address region sequence of the first probes at each capture site to immobilize the first complementary strands at both ends; (f) synthesizing complementary second strands using a primer complementary to the first primer binding region sequence of the first probes; (g) releasing the complementary second strands from the surface of the capture matrix; (h) analyzing the sequence of the released complementary second strands, and (i) correlating the sequence of the released complementary second strands with the position of the nucleic acid in the tissue sample. 8. - El método de la reivindicación 7, en el que permitir que los ácidos nucleicos de la muestra de tejido se hibriden con la secuencia de la región de captura de poli-T, la secuencia de captura específica de gen o con la secuencia de captura del cebador aleatorio de la segunda sonda comprende una transferencia electroforética de los ácidos nucleicos procedentes de la muestra de tejido a la matriz de captura.8. - The method of claim 7, wherein allowing the nucleic acids of the tissue sample to hybridize with the sequence of the poly-T capture region, the gene-specific capture sequence or with the sequence of capture of the random primer of the second probe comprises an electrophoretic transfer of the nucleic acids from the tissue sample to the capture matrix. 9. - El método de la reivindicación 6, en el que la primera o la segunda secuencia de región de unión al cebador comprende una secuencia de cebador de SBS, que puede usarse en un proceso de secuenciación por secuenciación (SBS).9. - The method of claim 6, wherein the first or second primer binding region sequence comprises an SBS primer sequence, which can be used in a sequencing by sequencing (SBS) process. 10. - El método de la reivindicación 9, en el que la secuencia de cebador de SBS es una secuencia SBS3 o SBS12.10. - The method of claim 9, wherein the SBS primer sequence is an SBS3 or SBS12 sequence. 11. - El método de la reivindicación 6, en el que la primera secuencia de región de unión al cebador y la segunda secuencia de región de unión al cebador son diferentes.11. - The method of claim 6, wherein the first primer binding region sequence and the second primer binding region sequence are different. 12. - El método de la reivindicación 6, en el que la región de captura de la segunda sonda comprende una variación de un solo nucleótido (SNV).12. - The method of claim 6, wherein the capture region of the second probe comprises a single nucleotide variation (SNV). 13. - El método de la reivindicación 12, en el que el método tiene una sensibilidad de detección de SNV de menos de aproximadamente 0,0001 % en una sección de FFPE típica, que comprende hasta 1 millón de células fijadas. 13. - The method of claim 12, wherein the method has an SNV detection sensitivity of less than about 0.0001% in a typical FFPE section comprising up to 1 million fixed cells. 14. - El método de la reivindicación 6, en el que la secuencia de la región de captura en la segunda sonda es una secuencia de captura específica de gen.14. - The method of claim 6, wherein the capture region sequence in the second probe is a gene-specific capture sequence. 15. - El método de la reivindicación 14, en el que la secuencia de captura específica de gen en la segunda sonda comprende la secuencia de una sonda específica de amplicón. 15. - The method of claim 14, wherein the gene-specific capture sequence in the second probe comprises the sequence of an amplicon-specific probe.
ES16750552T 2015-07-27 2016-07-21 Spatial mapping of nucleic acid sequence information Active ES2888626T3 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562197389P 2015-07-27 2015-07-27
US201562218742P 2015-09-15 2015-09-15
US201562250329P 2015-11-03 2015-11-03
US201562261707P 2015-12-01 2015-12-01
US201562269614P 2015-12-18 2015-12-18
PCT/US2016/043385 WO2017019456A2 (en) 2015-07-27 2016-07-21 Spatial mapping of nucleic acid sequence information

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2888626T3 true ES2888626T3 (en) 2022-01-05

Family

ID=56682250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16750552T Active ES2888626T3 (en) 2015-07-27 2016-07-21 Spatial mapping of nucleic acid sequence information

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10913975B2 (en)
EP (2) EP3957747A1 (en)
CN (2) CN108138225B (en)
AU (3) AU2016298158B2 (en)
CA (2) CA2993463A1 (en)
DK (1) DK3329012T3 (en)
ES (1) ES2888626T3 (en)
HK (1) HK1250170A1 (en)
WO (1) WO2017019456A2 (en)

Families Citing this family (132)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2556171T3 (en) 2010-04-05 2016-04-29 Prognosys Biosciences Inc Spatially encoded biological assays
US9476095B2 (en) 2011-04-15 2016-10-25 The Johns Hopkins University Safe sequencing system
EP3447495B2 (en) 2012-10-29 2024-03-13 The Johns Hopkins University Papanicolaou test for ovarian and endometrial cancers
DK3013984T3 (en) 2013-06-25 2023-06-06 Prognosys Biosciences Inc METHOD FOR DETERMINING SPATIAL PATTERNS IN BIOLOGICAL TARGETS IN A SAMPLE
ES2935860T3 (en) 2015-04-10 2023-03-13 Spatial Transcriptomics Ab Multiplex, spatially distinguished nucleic acid analysis of biological specimens
WO2017027653A1 (en) 2015-08-11 2017-02-16 The Johns Hopkins University Assaying ovarian cyst fluid
US11016053B2 (en) * 2016-10-05 2021-05-25 Abbott Laboratories Devices and methods for sample analysis
EP3526348A4 (en) * 2016-10-17 2020-06-24 Lociomics Corporation High resolution spatial genomic analysis of tissues and cell aggregates
GB201619458D0 (en) * 2016-11-17 2017-01-04 Spatial Transcriptomics Ab Method for spatial tagging and analysing nucleic acids in a biological specimen
US20200370105A1 (en) * 2017-05-23 2020-11-26 Centrillion Technology Holdings Corporation Methods for performing spatial profiling of biological molecules
SG11201911869XA (en) 2017-08-01 2020-01-30 Illumina Inc Spatial indexing of genetic material and library preparation using hydrogel beads and flow cells
CN111868260A (en) 2017-08-07 2020-10-30 约翰斯霍普金斯大学 Methods and materials for assessing and treating cancer
EP3844307A1 (en) 2018-08-28 2021-07-07 10X Genomics, Inc. Method for transposase-mediated spatial tagging and analyzing genomic dna in a biological sample
WO2020047005A1 (en) 2018-08-28 2020-03-05 10X Genomics, Inc. Resolving spatial arrays
US11519033B2 (en) 2018-08-28 2022-12-06 10X Genomics, Inc. Method for transposase-mediated spatial tagging and analyzing genomic DNA in a biological sample
WO2020076979A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-16 Readcoor, Inc. Surface capture of targets
SG11202105824RA (en) 2018-12-10 2021-06-29 10X Genomics Inc Imaging system hardware
US11649485B2 (en) 2019-01-06 2023-05-16 10X Genomics, Inc. Generating capture probes for spatial analysis
US11926867B2 (en) 2019-01-06 2024-03-12 10X Genomics, Inc. Generating capture probes for spatial analysis
TW202043486A (en) 2019-01-29 2020-12-01 美商伊路米納有限公司 Sequencing kits
TW202045709A (en) 2019-01-29 2020-12-16 美商伊路米納有限公司 Flow cells
CN114174531A (en) 2019-02-28 2022-03-11 10X基因组学有限公司 Profiling of biological analytes with spatially barcoded oligonucleotide arrays
EP3938538A1 (en) 2019-03-15 2022-01-19 10X Genomics, Inc. Methods for using spatial arrays for single cell sequencing
WO2020198071A1 (en) 2019-03-22 2020-10-01 10X Genomics, Inc. Three-dimensional spatial analysis
CN109979530B (en) * 2019-03-26 2021-03-16 北京市商汤科技开发有限公司 Gene variation identification method, device and storage medium
WO2020227543A2 (en) * 2019-05-07 2020-11-12 Fluidigm Corporation Sequence based imaging
AU2020274774A1 (en) * 2019-05-15 2022-01-20 Bgi Shenzhen Array and method for detecting spatial information of nucleic acids
EP3976820A1 (en) 2019-05-30 2022-04-06 10X Genomics, Inc. Methods of detecting spatial heterogeneity of a biological sample
US20220251632A1 (en) * 2019-07-23 2022-08-11 University Of Washington Method for spatially barcoding cells in tissue slices
CN114761992B (en) 2019-10-01 2023-08-08 10X基因组学有限公司 System and method for identifying morphological patterns in tissue samples
US20210130881A1 (en) 2019-11-06 2021-05-06 10X Genomics, Inc. Imaging system hardware
WO2021092433A2 (en) 2019-11-08 2021-05-14 10X Genomics, Inc. Enhancing specificity of analyte binding
EP4055185A1 (en) 2019-11-08 2022-09-14 10X Genomics, Inc. Spatially-tagged analyte capture agents for analyte multiplexing
EP4058572A4 (en) * 2019-11-11 2023-11-29 The Broad Institute, Inc. High-resolution spatial and quantitative dna assessment
US20230002812A1 (en) 2019-11-13 2023-01-05 10X Genomics, Inc. Generating capture probes for spatial analysis
CA3158603A1 (en) 2019-11-18 2021-05-27 Neil Ira WEISENFELD Systems and methods for tissue classification
WO2021102039A1 (en) 2019-11-21 2021-05-27 10X Genomics, Inc, Spatial analysis of analytes
CN117746422A (en) 2019-11-22 2024-03-22 10X基因组学有限公司 System and method for spatially analyzing analytes using fiducial alignment
EP4219754A1 (en) 2019-12-23 2023-08-02 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using rna-templated ligation
WO2021142233A1 (en) 2020-01-10 2021-07-15 10X Genomics, Inc. Methods for determining a location of a target nucleic acid in a biological sample
US20210223227A1 (en) * 2020-01-17 2021-07-22 Spatial Transcriptomics Ab Electrophoretic system and method for analyte capture
US11732299B2 (en) 2020-01-21 2023-08-22 10X Genomics, Inc. Spatial assays with perturbed cells
US11702693B2 (en) 2020-01-21 2023-07-18 10X Genomics, Inc. Methods for printing cells and generating arrays of barcoded cells
US11821035B1 (en) 2020-01-29 2023-11-21 10X Genomics, Inc. Compositions and methods of making gene expression libraries
US11898205B2 (en) 2020-02-03 2024-02-13 10X Genomics, Inc. Increasing capture efficiency of spatial assays
US11732300B2 (en) 2020-02-05 2023-08-22 10X Genomics, Inc. Increasing efficiency of spatial analysis in a biological sample
WO2021158925A1 (en) 2020-02-07 2021-08-12 10X Genomics, Inc. Quantitative and automated permeabilization performance evaluation for spatial transcriptomics
US11835462B2 (en) 2020-02-11 2023-12-05 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for partitioning a biological sample
WO2021161893A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 ソニーグループ株式会社 Analysis method, analysis system, and surface for analysis
US20230081381A1 (en) 2020-02-20 2023-03-16 10X Genomics, Inc. METHODS TO COMBINE FIRST AND SECOND STRAND cDNA SYNTHESIS FOR SPATIAL ANALYSIS
WO2021168261A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 10X Genomics, Inc. Capturing genetic targets using a hybridization approach
EP4107285A1 (en) 2020-02-21 2022-12-28 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for integrated in situ spatial assay
US11891654B2 (en) 2020-02-24 2024-02-06 10X Genomics, Inc. Methods of making gene expression libraries
US11926863B1 (en) 2020-02-27 2024-03-12 10X Genomics, Inc. Solid state single cell method for analyzing fixed biological cells
US11768175B1 (en) 2020-03-04 2023-09-26 10X Genomics, Inc. Electrophoretic methods for spatial analysis
EP4242325A3 (en) 2020-04-22 2023-10-04 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using targeted rna depletion
EP4146819A1 (en) 2020-05-04 2023-03-15 10X Genomics, Inc. Spatial transcriptomic transfer modes
WO2021236625A1 (en) 2020-05-19 2021-11-25 10X Genomics, Inc. Electrophoresis cassettes and instrumentation
EP4153775A1 (en) 2020-05-22 2023-03-29 10X Genomics, Inc. Simultaneous spatio-temporal measurement of gene expression and cellular activity
WO2021237056A1 (en) 2020-05-22 2021-11-25 10X Genomics, Inc. Rna integrity analysis in a biological sample
AU2021275906A1 (en) 2020-05-22 2022-12-22 10X Genomics, Inc. Spatial analysis to detect sequence variants
WO2021242834A1 (en) 2020-05-26 2021-12-02 10X Genomics, Inc. Method for resetting an array
EP4025692A2 (en) 2020-06-02 2022-07-13 10X Genomics, Inc. Nucleic acid library methods
WO2021247568A1 (en) 2020-06-02 2021-12-09 10X Genomics, Inc. Spatial trancriptomics for antigen-receptors
EP4162074B1 (en) 2020-06-08 2024-04-24 10X Genomics, Inc. Methods of determining a surgical margin and methods of use thereof
US20230279474A1 (en) 2020-06-10 2023-09-07 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using blocker oligonucleotides
WO2021252591A1 (en) 2020-06-10 2021-12-16 10X Genomics, Inc. Methods for determining a location of an analyte in a biological sample
EP4172362A1 (en) 2020-06-25 2023-05-03 10X Genomics, Inc. Spatial analysis of dna methylation
US11761038B1 (en) 2020-07-06 2023-09-19 10X Genomics, Inc. Methods for identifying a location of an RNA in a biological sample
WO2022009642A1 (en) * 2020-07-06 2022-01-13 ソニーグループ株式会社 Bioparticle analysis method and bioparticle analysis system
WO2022015925A1 (en) 2020-07-17 2022-01-20 13.8, Inc. Methods, compositions, and systems for mapping locations of single molecules in multi-dimensional space
WO2022025965A1 (en) 2020-07-31 2022-02-03 10X Genomics, Inc. De-crosslinking compounds and methods of use for spatial analysis
EP4200441A1 (en) 2020-09-15 2023-06-28 10X Genomics, Inc. Methods of releasing an extended capture probe from a substrate and uses of the same
WO2022060953A1 (en) 2020-09-16 2022-03-24 10X Genomics, Inc. Methods of determining the location of an analyte in a biological sample using a plurality of wells
US20230351619A1 (en) 2020-09-18 2023-11-02 10X Genomics, Inc. Sample handling apparatus and image registration methods
EP4213993A2 (en) 2020-09-18 2023-07-26 10X Genomics, Inc. Sample handling apparatus and fluid delivery methods
US11926822B1 (en) 2020-09-23 2024-03-12 10X Genomics, Inc. Three-dimensional spatial analysis
WO2022081643A2 (en) 2020-10-13 2022-04-21 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for generating recombinant antigen binding molecules from single cells
EP4214330A1 (en) 2020-10-22 2023-07-26 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using rolling circle amplification
WO2022099037A1 (en) 2020-11-06 2022-05-12 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for binding an analyte to a capture probe
AU2021385065A1 (en) 2020-11-18 2023-06-15 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for analyzing immune infiltration in cancer stroma to predict clinical outcome
US11827935B1 (en) 2020-11-19 2023-11-28 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using rolling circle amplification and detection probes
US20220186300A1 (en) 2020-12-11 2022-06-16 10X Genomics, Inc. Methods and compositions for multimodal in situ analysis
EP4121555A1 (en) 2020-12-21 2023-01-25 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and systems for capturing probes and/or barcodes
CN116848263A (en) * 2020-12-23 2023-10-03 10X基因组学有限公司 Methods and compositions for analyte detection
US20240076723A1 (en) 2020-12-30 2024-03-07 10X Genomics, Inc. Cleavage of capture probes for spatial analysis
US20240068017A1 (en) 2020-12-30 2024-02-29 10X Genomics, Inc. Methods for analyte capture determination
US20220220544A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 Agilent Technologies, Inc. Spatial nucleic acid detection using oligonucleotide microarrays
US20240093290A1 (en) 2021-01-29 2024-03-21 10X Genomics, Inc. Method for transposase mediated spatial tagging and analyzing genomic dna in a biological sample
EP4301870A1 (en) 2021-03-18 2024-01-10 10X Genomics, Inc. Multiplex capture of gene and protein expression from a biological sample
WO2022212956A1 (en) * 2021-04-02 2022-10-06 Board Of Regents, The University Of Texas System Nextgen chemometrics using proximity ligation assay (pla)
WO2022216688A1 (en) 2021-04-05 2022-10-13 10X Genomics, Inc. Recombinant ligase composition and uses thereof
WO2022221425A1 (en) 2021-04-14 2022-10-20 10X Genomics, Inc. Methods of measuring mislocalization of an analyte
WO2022226057A1 (en) 2021-04-20 2022-10-27 10X Genomics, Inc. Methods for assessing sample quality prior to spatial analysis using templated ligation
WO2022236054A1 (en) 2021-05-06 2022-11-10 10X Genomics, Inc. Methods for increasing resolution of spatial analysis
WO2022256503A1 (en) 2021-06-03 2022-12-08 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, kits, and systems for enhancing analyte capture for spatial analysis
WO2022271820A1 (en) 2021-06-22 2022-12-29 10X Genomics, Inc. Spatial detection of sars-cov-2 using templated ligation
US20230026886A1 (en) 2021-07-13 2023-01-26 10X Genomics, Inc. Methods for preparing polymerized matrix with controllable thickness
WO2023287765A1 (en) 2021-07-13 2023-01-19 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using targeted probe silencing
CN113604547B (en) * 2021-08-06 2023-05-02 吉林大学 High-resolution space histology detection method for tissue sample
WO2023018799A1 (en) 2021-08-12 2023-02-16 10X Genomics, Inc. Methods, compositions and systems for identifying antigen-binding molecules
WO2023034489A1 (en) 2021-09-01 2023-03-09 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and kits for blocking a capture probe on a spatial array
WO2023044071A1 (en) 2021-09-17 2023-03-23 10X Genomics, Inc. Systems and methods for image registration or alignment
WO2023076345A1 (en) 2021-10-26 2023-05-04 10X Genomics, Inc. Methods for spatial analysis using targeted rna capture
WO2023086824A1 (en) 2021-11-10 2023-05-19 10X Genomics, Inc. Methods for identification of antigen-binding molecules
WO2023086880A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-19 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and kits for determining the location of an analyte in a biological sample
US20230167495A1 (en) 2021-11-30 2023-06-01 10X Genomics, Inc. Systems and methods for identifying regions of aneuploidy in a tissue
WO2023102118A2 (en) 2021-12-01 2023-06-08 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and systems for improved in situ detection of analytes and spatial analysis
WO2023122033A1 (en) 2021-12-20 2023-06-29 10X Genomics, Inc. Self-test for pathology/histology slide imaging device
WO2023116373A1 (en) * 2021-12-24 2023-06-29 深圳华大生命科学研究院 Method for generating population of labeled nucleic acid molecules and kit for the method
CN114438186A (en) * 2022-01-28 2022-05-06 赛纳生物科技(北京)有限公司 Method for on-chip constant temperature amplification sequencing
WO2023150163A1 (en) 2022-02-01 2023-08-10 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and systems for capturing analytes from lymphatic tissue
WO2023150098A1 (en) 2022-02-01 2023-08-10 10X Genomics, Inc. Methods, kits, compositions, and systems for spatial analysis
WO2023150171A1 (en) 2022-02-01 2023-08-10 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and systems for capturing analytes from glioblastoma samples
WO2023154554A1 (en) * 2022-02-14 2023-08-17 The University Of Chicago Materials and methods for large-scale spatial transcriptomics
US20230306593A1 (en) 2022-02-15 2023-09-28 10X Genomics, Inc. Systems and methods for spatial analysis of analytes using fiducial alignment
WO2023172670A2 (en) 2022-03-11 2023-09-14 10X Genomics, Inc. Sample handling apparatus and fluid delivery methods
US20230323435A1 (en) * 2022-03-18 2023-10-12 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods and compositions for maximum release of oligonucleotides
WO2023201235A2 (en) 2022-04-12 2023-10-19 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for generating and characterizing recombinant antigen binding molecules
US20240002902A1 (en) 2022-05-06 2024-01-04 10X Genomics, Inc. Analysis of antigen and antigen receptor interactions
WO2023215552A1 (en) 2022-05-06 2023-11-09 10X Genomics, Inc. Molecular barcode readers for analyte detection
WO2023225519A1 (en) 2022-05-17 2023-11-23 10X Genomics, Inc. Modified transposons, compositions and uses thereof
WO2023229988A1 (en) 2022-05-23 2023-11-30 10X Genomics, Inc. Tissue sample mold
WO2023229982A2 (en) 2022-05-24 2023-11-30 10X Genomics, Inc. Porous structure confinement for convection suppression
WO2023250077A1 (en) 2022-06-22 2023-12-28 10X Genomics, Inc. Methods, compositions, and systems for capturing probes and/or barcodes
WO2024015862A1 (en) 2022-07-13 2024-01-18 10X Genomics, Inc. Methods for characterization of antigen-binding molecules from biological samples
WO2024015578A1 (en) 2022-07-15 2024-01-18 10X Genomics, Inc. Methods for determining a location of a target nucleic acid in a biological sample
WO2024031068A1 (en) 2022-08-05 2024-02-08 10X Genomics, Inc. Systems and methods for immunofluorescence quantification
WO2024036191A1 (en) 2022-08-10 2024-02-15 10X Genomics, Inc. Systems and methods for colocalization
WO2024035844A1 (en) 2022-08-12 2024-02-15 10X Genomics, Inc. Methods for reducing capture of analytes
US20240052398A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-15 Element Biosciences, Inc. Spatially resolved surface capture of nucleic acids
WO2024044703A1 (en) 2022-08-24 2024-02-29 10X Genomics, Inc. Compositions and methods for antigenic epitope mapping in biological samples

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5985549A (en) 1985-10-22 1999-11-16 University Of Massachusetts Non-isotopic in-situ hybridization method for detection of nucleic acids
WO1991006678A1 (en) 1989-10-26 1991-05-16 Sri International Dna sequencing
US5846719A (en) 1994-10-13 1998-12-08 Lynx Therapeutics, Inc. Oligonucleotide tags for sorting and identification
US5750341A (en) 1995-04-17 1998-05-12 Lynx Therapeutics, Inc. DNA sequencing by parallel oligonucleotide extensions
US6225056B1 (en) * 1996-09-13 2001-05-01 Laboratory Of Molecular Biophotonics Solid phases for target nucleic acid detection, process for production thereof, and method of target nucleic acid detection
GB9620209D0 (en) 1996-09-27 1996-11-13 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
GB9626815D0 (en) 1996-12-23 1997-02-12 Cemu Bioteknik Ab Method of sequencing DNA
CA2277159A1 (en) 1997-01-08 1998-07-16 Wolfgang Pieken Bioconjugation of macromolecules
DE69837913T2 (en) 1997-04-01 2008-02-07 Solexa Ltd., Saffron Walden PROCESS FOR THE MAKING OF NUCLEIC ACID
US6969488B2 (en) 1998-05-22 2005-11-29 Solexa, Inc. System and apparatus for sequential processing of analytes
US7427678B2 (en) 1998-01-08 2008-09-23 Sigma-Aldrich Co. Method for immobilizing oligonucleotides employing the cycloaddition bioconjugation method
US6274320B1 (en) 1999-09-16 2001-08-14 Curagen Corporation Method of sequencing a nucleic acid
US6770441B2 (en) 2000-02-10 2004-08-03 Illumina, Inc. Array compositions and methods of making same
US7001792B2 (en) 2000-04-24 2006-02-21 Eagle Research & Development, Llc Ultra-fast nucleic acid sequencing device and a method for making and using the same
US20030064366A1 (en) 2000-07-07 2003-04-03 Susan Hardin Real-time sequence determination
EP1354064A2 (en) 2000-12-01 2003-10-22 Visigen Biotechnologies, Inc. Enzymatic nucleic acid synthesis: compositions and methods for altering monomer incorporation fidelity
US7057026B2 (en) 2001-12-04 2006-06-06 Solexa Limited Labelled nucleotides
CA2487424C (en) 2002-05-30 2011-01-04 The Scripps Research Institute Copper-catalysed ligation of azides and acetylenes
EP2607369B1 (en) 2002-08-23 2015-09-23 Illumina Cambridge Limited Modified nucleotides for polynucleotide sequencing
GB0321306D0 (en) 2003-09-11 2003-10-15 Solexa Ltd Modified polymerases for improved incorporation of nucleotide analogues
US7259258B2 (en) 2003-12-17 2007-08-21 Illumina, Inc. Methods of attaching biological compounds to solid supports using triazine
EP2789383B1 (en) 2004-01-07 2023-05-03 Illumina Cambridge Limited Molecular arrays
EP1790202A4 (en) 2004-09-17 2013-02-20 Pacific Biosciences California Apparatus and method for analysis of molecules
GB0427236D0 (en) 2004-12-13 2005-01-12 Solexa Ltd Improved method of nucleotide detection
WO2006064199A1 (en) 2004-12-13 2006-06-22 Solexa Limited Improved method of nucleotide detection
US7393665B2 (en) * 2005-02-10 2008-07-01 Population Genetics Technologies Ltd Methods and compositions for tagging and identifying polynucleotides
WO2006120433A1 (en) 2005-05-10 2006-11-16 Solexa Limited Improved polymerases
GB0514936D0 (en) 2005-07-20 2005-08-24 Solexa Ltd Preparation of templates for nucleic acid sequencing
US7405281B2 (en) 2005-09-29 2008-07-29 Pacific Biosciences Of California, Inc. Fluorescent nucleotide analogs and uses therefor
US8241573B2 (en) 2006-03-31 2012-08-14 Illumina, Inc. Systems and devices for sequence by synthesis analysis
CA2666517A1 (en) 2006-10-23 2008-05-02 Pacific Biosciences Of California, Inc. Polymerase enzymes and reagents for enhanced nucleic acid sequencing
US8262900B2 (en) 2006-12-14 2012-09-11 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for measuring analytes using large scale FET arrays
US8349167B2 (en) 2006-12-14 2013-01-08 Life Technologies Corporation Methods and apparatus for detecting molecular interactions using FET arrays
EP2639578B1 (en) 2006-12-14 2016-09-14 Life Technologies Corporation Apparatus for measuring analytes using large scale fet arrays
US20100137143A1 (en) 2008-10-22 2010-06-03 Ion Torrent Systems Incorporated Methods and apparatus for measuring analytes
US9080211B2 (en) 2008-10-24 2015-07-14 Epicentre Technologies Corporation Transposon end compositions and methods for modifying nucleic acids
DK2669387T3 (en) * 2009-08-25 2016-09-19 Illumina Inc Methods of selection and amplification of polynucleotides
PL2556171T3 (en) * 2010-04-05 2016-04-29 Prognosys Biosciences Inc Spatially encoded biological assays
US8951781B2 (en) 2011-01-10 2015-02-10 Illumina, Inc. Systems, methods, and apparatuses to image a sample for biological or chemical analysis
US9556473B2 (en) * 2011-02-15 2017-01-31 Leica Biosystems Newcastle Ltd Methods for identifying nucleic acid sequences
CN102943107A (en) 2011-04-08 2013-02-27 蒂莫西·刘 Method of analyzing target nucleic acid of biological samples
GB201106254D0 (en) * 2011-04-13 2011-05-25 Frisen Jonas Method and product
US8778848B2 (en) 2011-06-09 2014-07-15 Illumina, Inc. Patterned flow-cells useful for nucleic acid analysis
US9453258B2 (en) 2011-09-23 2016-09-27 Illumina, Inc. Methods and compositions for nucleic acid sequencing
EP2647426A1 (en) 2012-04-03 2013-10-09 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Replication of distributed nucleic acid molecules with preservation of their relative distribution through hybridization-based binding
CA3138752C (en) 2012-04-03 2024-02-06 Illumina, Inc. Integrated optoelectronic read head and fluidic cartridge useful for nucleic acid sequencing
CN108875312A (en) * 2012-07-19 2018-11-23 哈佛大学校长及研究员协会 Utilize the method for nucleic acid storage information
EP3901280A1 (en) 2012-10-17 2021-10-27 Spatial Transcriptomics AB Methods and product for optimising localised or spatial detection of gene expression in a tissue sample
US9683230B2 (en) * 2013-01-09 2017-06-20 Illumina Cambridge Limited Sample preparation on a solid support
US10086093B2 (en) 2013-02-28 2018-10-02 The General Hospital Corporation miRNA profiling compositions and methods of use
EP3058091B1 (en) 2013-10-18 2020-03-25 The Broad Institute, Inc. Spatial and cellular mapping of biomolecules in situ by high-throughput sequencing
US9834814B2 (en) * 2013-11-22 2017-12-05 Agilent Technologies, Inc. Spatial molecular barcoding of in situ nucleic acids
US9677132B2 (en) * 2014-01-16 2017-06-13 Illumina, Inc. Polynucleotide modification on solid support
CN104561290A (en) * 2014-12-30 2015-04-29 东南大学 Gene chip detection method based on mixed probe

Also Published As

Publication number Publication date
US20180245142A1 (en) 2018-08-30
US20210130885A1 (en) 2021-05-06
AU2021203295B2 (en) 2023-11-30
EP3957747A1 (en) 2022-02-23
EP3329012A2 (en) 2018-06-06
CA3176469A1 (en) 2017-02-02
AU2021203295A1 (en) 2021-06-17
WO2017019456A2 (en) 2017-02-02
CN108138225B (en) 2022-10-14
AU2016298158A1 (en) 2018-02-15
EP3329012B1 (en) 2021-07-21
CN108138225A (en) 2018-06-08
US10913975B2 (en) 2021-02-09
AU2019206067B2 (en) 2021-02-25
CN116064738A (en) 2023-05-05
WO2017019456A3 (en) 2017-05-04
AU2016298158B2 (en) 2019-07-11
HK1250170A1 (en) 2018-11-30
CA2993463A1 (en) 2017-02-02
DK3329012T3 (en) 2021-10-11
AU2019206067A1 (en) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2888626T3 (en) Spatial mapping of nucleic acid sequence information
US11692223B2 (en) Methods and arrays for producing and sequencing monoclonal clusters of nucleic acid
CN107532207B (en) Spatially differentiated, multiplexed nucleic acid analysis of biological samples
EP3486331B1 (en) Sample preparation on a solid support
US20200370105A1 (en) Methods for performing spatial profiling of biological molecules
DK2861756T3 (en) Kinetic exclusion amplification of nucleic acid libraries
US20110008775A1 (en) Sequencing of nucleic acids
KR20180124789A (en) Method and apparatus for obtaining high purity nucleotides
WO2023130019A2 (en) Spatial omics platforms and systems